硝基苯在碳化钨/碳纳米管粉末微电极上的电化学行为

采用表面修饰和原位还原碳化技术制备了碳化钨（WC）/碳纳米管（CNT）纳米复合材料,并以其为电催化剂制成了WC/CNT纳米复合材料粉末微电极（WC/CNT-PME）。采用计时电流法、循环伏安法和原位红外反射光谱技术研究了酸性溶液中硝基苯在WC/CNT-PME上的电化学行为,讨论了扫描速率和温度对其电化学行为的影响。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性明显高于碳纳米管和纳米碳化钨;硝基苯在WC/CNT-PME上的还原反应是一受吸附控制的不可逆过程,其还原产物为对氨基苯酚。     

碳化钨/碳气凝胶纳米复合材料增强Pt电催化甲醇性能的研究

以间苯二酚和甲醛为原料,采用溶胶-凝胶法原位合成WC纳米颗粒制备了碳化钨/碳气凝胶(WC/CAs);以WC/CAs为载体,利用微波加热乙二醇还原法制备了Pt/WC/CAs催化剂。运用循环伏安法(CV)、线性扫描(LSV)、计时电流法(CA)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等技术分析Pt/WC/CAs催化剂的组成、结构及其对甲醇的电催化氧化活性的影响。实验结果表明,载体中WC纳米颗粒的加入促进Pt贵金属颗粒对甲醇的电催化氧化活性,正扫电流峰ip与扫描速率的平方根v1/2线性相关,Pt/WC/C催化氧化甲醇的过程受扩散控制;且电催化活性比Pt/C要好。     

碳化钨/碳纳米管纳米复合材料的制备及其对硝基苯的电催化活性

采用表面修饰技术和原位还原碳化技术制备了纳米碳化钨（WC）/碳纳米管（CNT）纳米复合材料,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热重-差热分析（TG-DTA）等手段对WC/CNT纳米复合材料的晶相组成、形态结构和热稳定性进行了表征,结果显示样品是由WC和CNT两相构成,纳米WC颗粒均匀地分散在碳纳米管上,粒径细小;在空气气氛中,WC/CNT纳米复合材料在470℃以下保持稳定。采用循环伏安法研究了WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性优于纳米WC和CNT,且WC/CNT纳米复合材料在硝基苯电还原过程中保持良好的化学稳定性。     

碳化钨载铂的制备及其对硝基苯的电催化还原

以偏钨酸铵（AMT）为钨源前驱体,气流式喷雾干燥仪造粒,得到空心球状结构偏钨酸铵,固定床气固反应,以CO/CO₂为还原碳化气氛在800℃下制备了介孔空心球状碳化钨。采用氯铂酸作为铂源,用浸渍、气相还原法制备了Pt/WC粉末催化剂。通过XRD和SEM测试手段对Pt/WC粉末样品进行了表征,表明Pt成功负载在介孔WC材料上。采用循环伏安法、以Pt/WC粉末微电极为工作电极,研究了Pt/WC对在质子惰性介质中硝基苯的硝基还原的催化作用。结果表明,Pt/WC催化剂对硝基还原有着良好的电催化活性和化学稳定性。     

WC/MMT纳米复合材料制备及其对PNP的电催化活性

以剥离后的蒙脱石(MMT)为载体,将浸渍法与原位还原技术相结合制备了碳化钨/蒙脱石(WC/MMT)纳米复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对样品进行了表征。结果表明,剥离后蒙脱石的片层厚度为10～15 nm,层间距增大,边缘发生卷曲;复合材料由碳化钨(WC)、碳化二钨(W₂C)和蒙脱石组成,碳化钨颗粒均匀地分布于蒙脱石外表面。采用循环伏安法测试了样品对对硝基苯酚(PNP)的电化学还原性能,结果表明,WC/MMT纳米复合材料对对硝基苯酚具有良好的电催化活性,且具有较好的稳定性。蒙脱石是碳化钨基复合电催化材料良好的载体。     

α-硝基萘在介孔结构碳化钨催化剂上的电化学还原行为

以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体，分别采用CH₄/H₂和CO/CO₂为还原碳化气氛，利用固定床气固反应法制备了两种具有介孔结构的碳化钨（WC）粉体.以WC粉末作为电催化材料制成了碳化钨粉末微电极（WC-PME），并采用循环伏安和线性扫描等方法研究了酸性溶液中两种介孔结构WC对α-硝基萘（NP）电还原过程中的电催化行为.结果表明，以CH₄/H₂为还原碳化气氛所制备的WC粉末，其制成的粉末微电极对NP具有更良好的电催化活性，这主要与该WC粉末的结构形貌及其制备后的处理工艺有关，同时该WC-PME具有良好的化学稳定性.     

CuNi纳米晶的可控合成及Pt/CuNi催化剂催化肉桂醛加氢性能

采用水热法制备了CuNi二元金属纳米晶。以水合肼为还原剂,探究水热合成温度、表面活性剂[乙二胺（EDA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）]对CuNi纳米晶形貌的影响。随水热合成温度的升高（60℃、90℃、120℃、150℃）,Cu²⁺、Ni²⁺的还原速率加快,有利于形成Cu@Ni核壳结构。以EDA为表面活性剂时,制备的CuNi二元金属纳米晶在120℃和150℃时分别呈现花状和海胆状。此外,以CuNi纳米晶为催化剂载体,采用化学置换法负载贵金属Pt合成了Pt/CuNi三元金属催化剂。X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、扫描电镜X射线能谱（SEM-EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、高角度环形暗场扫描透射（HAADF-STEM）和元素面扫（STEM-EDS）表征结果表明,Pt/CuNi催化剂纳米结构为小岛状的Pt纳米团簇负载于CuNi纳米晶。其中,Pt/CuNi-120-EDA（120为水热合成温度,EDA为制备CuNi纳米晶时添加的表面活性剂）催化剂表面具有较丰富的缺陷位和活性位点,使其在肉桂醛加氢反应中表现出最佳的催化性能（80℃下对苯丙醇的产率达100%）。     

Pt/WC-CNTs催化剂的制备及其对氧还原的电催化性能

通过表面修饰和还原碳化技术制备了以WC为主相的碳化钨/碳纳米管材料（WC-CNTs）,并进一步采用微波多元醇法载铂制备复合催化剂Pt/WC-CNTs。该催化剂相比于Pt/CNTs催化剂,具有更低的过电位、更大的电流密度和交换电流密度,且具有更小的电荷转移电阻和更好的氧还原选择性,显示了优异的氧还原电催化性能。XRD结果表明催化剂由多晶面的WC、Pt晶粒和CNTs组成,TEM和HRTEM显示细小的Pt颗粒均匀地分布在WC-CNTs表面。Pt颗粒和WC颗粒紧密接触,这有利于它们之间的催化协同效应,从而大大增强了Pt的氧还原催化活性。旋转圆盘电极研究结果表明Pt/WC-CNTs催化剂对氧还原反应为直接四电子过程。碳化钨/碳纳米管载铂催化剂性能优异、成本较低,在燃料电池阴极催化剂的研究应用中具有良好的发展前景。     

纳米TiO_2的合成及纳米TiO_2/Pt修饰电极的电化学催化性能

采用溶胶-凝胶法合成纳米TiO2粉体,通过正交实验优化了纳米TiO2的合成工艺条件,用透射电镜及X-射线衍射技术对纳米TiO2样品进行表征;进而采用涂膜法制备纳米TiO2/Pt修饰电极,通过循环伏安法研究其在葡萄糖体系中的电化学催化性能。结果表明:在钛酸丁酯与乙醇体积比为2∶3、烘干温度为80℃、焙烧温度为500℃时,合成的纳米TiO2具有最佳电化学催化性能;合成的纳米TiO2为锐钛矿型,颗粒粒径分布在5~20nm之间;纳米TiO2/Pt修饰电极对葡萄糖具有显著的电化学催化活性。     

Pt/CNTs金属纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化氧化

采用混酸(HNO3-H2SO4)浸泡法对碳纳米管(CNTs)进行表面功能化,以氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)为前躯体,通过液相化学还原法快速合成了Pt/CNTs纳米催化剂(负载Pt的质量分数为20%)。透射电镜(TEM)观察表明,该法合成的Pt纳米粒子粒径小且尺寸分布窄,Pt纳米粒子高度分散在CNTs的表面,其平均粒径为4.5 nm,与XRD表征所计算的平均粒径相符合(4.46 nm)。电化学实验表明,该法合成的Pt/CNTs催化剂比商业Pt/CNTs催化剂对甲醇的电化学催化活性要高。     

活性炭载碳化钨复合材料的制备及其对对硝基苯酚的电催化性能

以浓度为10%的偏钨酸铵溶液为前驱体、CH4/H2为还原碳化气氛,采用表面修饰技术和还原碳化技术制备了碳化钨(WC)/活性炭(C)复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM等对制备的WC/C材料进行表征,结果表明,酸处理后的活性炭外表面大幅度增加了羟基和羰基,WC/C复合材料是由WC、W2C和C三相组成,碳化钨均匀地分散于活性炭表面,粒径约50～100nm。采用循环伏安法研究了碱性介质中WC/C-PME对对硝基苯酚的电还原行为,结果表明,该材料对对硝基苯酚的电催化活性优于WC和C,且WC/C材料在对硝基苯酚电还原过程中保持良好的化学稳定性。     

Facile synthesis of tungsten carbide-carbon composites for oxygen reduction reaction

Tungsten carbide-carbon composite (XWC-C, where X=10 or 30 represents the tungsten content) supports were prepared by pyrolyzing tungsten-adsorbed poly(4-vinylpyridine)-functionalized carbon. The supports were used to prepare Pt catalysts (Pt/XWC-C) for oxygen reduction reactions (ORR) in alkaline solution. Prepared XWC-C revealed highly dispersed tungsten carbide species composed of WC and W₂C phases. The tungsten carbide species proved to have a positive effect on the dispersion of Pt particles. Compared to the Pt catalyst supported on carbon (Pt/ C), Pt/XWC-C showed higher ORR performance. In addition, the catalytic performance of Pt/XWC-C was enhanced with increasing tungsten carbide content. The highest ORR activity was achieved for the Pt/30WC-C catalyst, which had a 2.9-fold enhanced performance (at 0.8V vs. RHE) compared to that of Pt/C. It is believed that the unique interaction between Pt and the tungsten carbide species was responsible for the enhanced ORR performance of the Pt/XWC-C catalysts.     

Pt/WC催化剂的制备及其在气体扩散电极上的氧还原性能

以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体,采用CO/CO₂为还原碳化气氛,利用程序升温气固反应法制备了分散性良好的空心球状WC粉体,并分别以WC和Vulcan XC-72R碳粉为载体,采用液相沉积还原法制备了Pt/WC及Pt/C催化剂。XRD和SEM测试结果表明, 所制备催化剂中Pt/WC的Pt粒子粒径要大于Pt/C。酸性条件下氧电极极化曲线测试结果表明, Pt/WC的氧还原催化性能要优于Pt/C,这主要表现在同一电位下较高的电流密度及还原起始电位正移约28 mV。讨论了Pt/WC催化性能提高的可能原因及催化机理,并对控制条件下Pt/WC氧气扩散电极的交流阻抗谱进行了研究。     

WC/C制备条件对甲醇电氧化特性的影响研究

以钨酸铵为前躯体,采用程序升温控制还原法（TPR）制备了WC／C纳米颗粒,在碳载体存在的情况下,研究了钨源前躯体碳化过程中CH4与H2流量比对单-WC晶相以及Pt／WC／C电催化氧化甲醇性能的影响。XRD测试结果发现：仅在CH4：H2流量比为2时可获得单一WC多晶,其平均粒径为11．3nm。循环伏安实验结果证实：10wt％Pt-10wt％WC／C电催化氧化cH,OH的比质量活性达到875mA·mg^-1,远远高于10wt％Pt／C的658mA·mg^-1,且起始氧化电位负移80mV。计时电流法实验表明Pt／WC／C在酸性介值中稳定性高于Pt／C催化剂。     

Durable Transition‐Metal‐Carbide‐Supported Pt–Ru Anodes for Direct Methanol Fuel Cells

Molybdenum carbide (MoC) and tungsten carbide (WC) are synthesized by direct carbonization method. Pt–Ru catalysts supported on MoC, WC, and Vulcan XC‐72R are prepared, and characterized by X‐ray diffraction, X‐ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscopy in conjunction with electrochemistry. Electrochemical activities for the catalysts towards methanol electro‐oxidation are studied by cyclic voltammetry. All the electro‐catalysts are subjected to accelerated durability test (ADT). The electrochemical activity of carbide‐supported electro‐catalysts towards methanol electro‐oxidation is found to be higher than carbon‐supported catalysts before and after ADT. The study suggests that Pt–Ru/MoC and Pt–Ru/WC catalysts are more durable than Pt–Ru/C. Direct methanol fuel cells (DMFCs) with Pt–Ru/MoC and Pt–Ru/WC anodes also exhibit higher performance than the DMFC with Pt–Ru/C anode.     

Pt/WC as an anode catalyst for PEMFC: Activity and CO tolerance

A mesoporous tungsten carbide of WC-phase was synthesized by using ammonium meta tungstate as tungsten precursor and resorcinol–formaldehyde polymer as carbon source in the presence of a surfactant. The platinum supported on this material with a low loading (7.5 wt%) served as an effective CO tolerant electro anode catalyst. The Pt/WC catalyst showed two times higher activity per mass of Pt for hydrogen electro-oxidation compared to a commercial Pt/C catalyst (E-Teck). In addition, it exhibited much improved resistance to CO poisoning relative to the Pt/C catalyst. Since the catalyst is also stable in electrochemical environment, it could become an alternative anode catalyst for PEMFC.     

多孔WC-TiC催化剂的戊烷异构化活性

以TiC和MoSi₂为基体,WO₃和仲钨酸铵为WC的前驱体,碳酸氢铵为造孔剂,采用固相合成技术, 1 560 ℃制备碳化钛基复合WC催化材料。分别通过X射线衍射仪、扫描电镜、压汞仪、气相色谱和气质谱表征催化材料的相组成、显微结构、孔径分布和对戊烷的催化性能。结果表明,碳化钛基复合WC材料的相组成为TiC、SiC、MoC、 WC 和 (Ti, Si)C;当WO₃为WC前驱体时,催化材料的孔径呈现单峰分布［（0.3~50 μm）］,350 ℃其对戊烷的转化率为16.21%,异构化选择性为5.68%;当仲钨酸铵为WC前驱体时,催化材料的孔径呈现双峰分布［（100~800） nm和（1 ~5） μm］,WC颗粒在500 nm以下,350 ℃戊烷转化率达到48.44%,异戊烷的选择性为12.91%。