CO与CO_2在铂表面吸附模式或可能性研究

用第一性原理密度泛函理论研究了CO在Pt(111)、Pt(100)面上的吸附行为,并对吸附体系的吸附热、C-O键和C-Pt键的键长、布居数分析、电子态密度进行了研究。经比较吸附能、化学键参数和CO布居数,发现在CO主要以C朝下的方式吸附在Pt位,C原子与Pt原子间发生了强烈的杂化作用。为防止铂CO中毒,一般可采用在燃料气中充入一定量的氧气,这些氧气与CO反应生成CO2。计算表明,CO2不会在Pt(111)与(100)上面吸附,从而表明生成的CO2不会阻挡CO与Pt的作用,不会降低Pt的催化效应。     

胶体法制备高活性Pt-Ni双金属纳米粒子及其甲醇催化性能研究

采用胶体法分别以乙酰丙酮铂(Pt(acac)_2)和乙酸镍(Ni(ac)_2·4H_2O)为前驱体制备了(1:3,1:1,3:1)不同摩尔比的Pt-Ni合金纳米粒子,将其负载在XC-72碳黑载体获得Pt-Ni/C双金属催化剂,其中Pt_3Ni/C催化剂催化活性最高,其正向扫描峰电流密度是42.5 m A·cm~(-2),分别是Pt Ni/C、Pt Ni3/C和Pt/C催化剂的3.2、5.3和1.2倍;而催化剂抗中毒能力则是Pt Ni_3/C最强(I f/I b值为23.5)。TEM和XRD分析表明Pt-Ni双金属纳米粒子单分散性好,粒径分布为2~4nm;同时XPS结果表明Ni的掺杂改变了Pt的外层电子层结构,减少了表面Pt原子对CO的吸附,释放出更多的Pt活性位,从而提高了Pt-Ni/C双金属催化剂的电催化活性和抗中毒能力。     

透射电子显微镜技术在 Pt—Al_2O_3催化剂研究中的应用

本文对透射电子显微镜技术在 Pt—Al_2O_3催化剂研究中应用的三个方面进行了较详细的研究:即 Al_2O_3载体的研究;活性金属铂粒子的观察及催化剂在制作和使用过程中表面结构的变化研究。介绍了研究催化剂微细粒子的方法,并利用统计测量法测得表面积、孔隙率、粒子尺寸大小及分布状况等数据,可初步了解催化剂的活性情况。     

超声法制备纳米Pt/MWCNT催化剂及其在CO2传感器上的应用

采用超声合成法制备了纳米铂/多壁碳纳米管复合催化剂(Pt/MWCNT),通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射(XRD)及电化学技术表征了该催化剂的性质.结果表明:纳米Pt均匀地镶嵌在MWCNTs表面,粒径为40±20 nm.该催化剂对CO2的还原呈现良好的催化作用,可用作制备CO2电化学传感器,CO2在纳米铂/多壁碳纳米碳管修饰玻碳电极上的还原电流响应(Pt/MWCNTs/GCE),分别在1～10 ppm和10～100 ppm两个浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为1 ppm.     

Ti/nano-TiO2-Pt复合电极催化甲醇氧化的研究

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备纳米TiO2(Ti/nano-TiO2)膜电极,再用电沉积法在纳米TiO2膜上修饰Pt微粒,制成Ti/nano-TiO2-Pt复合电极.用循环伏安法研究了纯Pt丝电极和Ti/nano-TiO2-Pt电极对甲醇氧化的电催化活性以及稳定性.结果表明:对甲醇氧化,复合电极比Pt丝电极具有更高的催化活性,且对甲醇氧化中间产物CO的吸附量少,因而不易中毒;复合电极载铂量达到一定值时,电极具有最强的催化活性.     

n-TiO2阴极电沉积纳米金属铂及其电化学特性

用两步法对钛基材进行阳极氧化，然后用阴极电沉积方法制备出纳米级铂镀层Ti／TiO2．Pt阳极，用场发射电子扫描显微镜（SE-SEM）分析了Pt沉积前后的表面形貌，并测试了其晶粒度。结果表明，Pt晶粒度大小为80nm～130nm，阳极不仅具有与铂阳极相似的电化学行为特征，而且通过Pt掺杂明显改善月．TiO2电极的电催化活性，并随着沉积Pt时间的增加，其电催化活性提高。     

喷雾干燥法制备碳载铂钴镍合金催化剂及其甲醇催化氧化性能研究

本文以氯铂酸、氯化镍和硝酸钴为原料,XC-72炭黑为载体,通过雾化干燥法结合煅烧还原制备碳载铂基（PtCo Ni）分散性好的多元合金纳米粒子催化剂。重点研究表面经过改性的炭黑对合金纳米粒子形成和分散的影响规律,研究碳载PtCoNi（原子比为1:1:1）合金纳米粒子的甲醇催化氧化活性、抗CO中毒能力和耐久性,以及不同原子比对催化氧化甲醇活性和抗CO中毒能力的影响规律。研究结果表明,采用表面改性后的炭黑作为载体,制备的碳载铂基（PtCoNi）催化剂为合金纳米粒子,且纳米粒子在炭黑表面分散均匀,粒径分布在1-4nm,平均粒径为2.3nm;与商用的Pt/C催化剂相比,PtCoNi/C（原子比为1:1:1）催化剂具有更高的甲醇催化氧化活性、耐久性和抗CO中毒性;不同原子比铂基多元催化剂在催化氧化甲醇活性上的顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C,抗CO中毒性顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C。     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有效电催化剂仍以铂为主。由于铂价格昂贵，资源匮乏，使得PEMFC成本高，限制了其广泛应用，所以降低贵金属催化剂用量，寻找廉价催化剂，提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。采用铂／碳催化剂，将铂催化剂担载在高活性碳材料上，可以将铂的担载量从4mg／cm^2降低到0．7mg／cm^2～1．0mg／cm^2，甚至到0．05mg／cm^2～0．2mg／cm^2，有效提高了铂的利用率。铂合金电催化剂以Pt-Ru为主，通过Pt和Ru的协同作用，大大减少了铂的用量（Pt与Ru的质量比为0．05：1），提高了催化剂抗CO性能。多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点。     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的有效电催化剂仍以铂为主.由于铂价格昂贵,资源匮乏,使得PEMFC成本高,限制了其广泛应用,所以降低贵金属催化剂用量,寻找廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标.采用铂/碳催化剂,将铂催化剂担载在高活性碳材料上,可以将铂的担载量从4 mg/cm2降低到0.7 mg/cm2～1.0 mg/cm2,甚至到0.05 mg/cm2～0.2 mg/cm2,有效提高了铂的利用率.铂合金电催化剂以Pt-Ru为主,通过Pt和Ru的协同作用,大大减少了铂的用量(Pt与Ru的质量比为0.05:1),提高了催化剂抗CO性能.多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点.     

钯-铂双层覆膜聚酰亚胺的CECVD制备与表征

以N2、O2作载气,采用催化增强化学气相沉积(CECVO)法,于250～300℃和减压/常压下制得沉积于聚酰亚胺(PI)上的Pt,Pd/Pt和Pt/Pd金属双层薄膜.当使用Pd(hfac)2和Pt(COD)Me2为前驱体,在同一反应器内共沉积时只有Pt被沉积(钯配合物起催化剂作用),金属铂、钯顺序沉积可形成双层膜.经XPS和SEM分析了所得沉积膜的表面结构与相组成.结果表明:所有沉积层与PI衬底的粘附性能良好;沉积速率为70～80nm/h,钯、铂粒径分别为100nm和100～150nm.     

pH值对Pt/CeO_2-TiO_2-Al_2O_3催化剂碳烟消除性能影响(英文)

以高比表面积三元复合氧化物作为载体制备Pt/CeO2-TiO2-Al2O3催化剂,调控贵金属Pt负载过程中的p H,研究催化剂体系在NO气氛下对碳烟的消除能力。结果表明催化剂合成过程中的p H值越低,催化剂中贵金属粒子越大、同时催化剂中化学吸附的表面活性氧物种(O2-,O-)的量越多,催化剂对碳烟的消除能力越强。原位傅立叶红外表征证明双齿硝酸盐和吸附NO2是反应所需活性中间物种,优化制备的催化剂P3具有优异的抗H2O及抗SO2中毒的性能。     

介孔碳载铂催化剂的制备、表征及催化性能评价

以介孔碳材料CMK-3为载体,采用乙二醇还原的方法进行金属铂负载,制备了不同铂含量(1.5%、2.0%和3%)的催化剂。XRD、BET、TEM的表征结果表明,催化剂保持了CMK-3高度有序的介孔结构,铂粒子的平均粒径在5 nm左右,均匀地分散在CMK-3孔道内。用萘的加氢反应对此催化剂的性能进行评价,获得的最优条件为:使用Pt(2%)/CMK催化剂,在280℃、氢气压力3 MPa、氢油比500、质量空速2 h-1的条件下,萘的转化率和生成十氢萘的选择性均大于98%。此催化剂对降低石油产品中芳烃具有潜在应用价值。     

稀土Ce对CuCo氧化物催化剂结构与性能的影响

采用超声辐射条件下的反相共沉淀法制备CO加氢合成低碳醇用CuCo催化剂,研究稀土助剂Ce对CuCo氧化物催化剂结构与性能的影响,并借助X射线衍射、N2吸附等温线和程序升温分析技术对催化剂进行表征.结果表明,Ce的加入使催化剂材料晶粒细化,显著改善样品的还原性能,增加催化剂的比表面积,促进合成醇活性位的形成,因而明显改善催化剂的活性与选择性.     

助催化剂对羟胺合成反应中Pt-Pd/C催化剂性能的影响

通过模拟羟胺合成反应,对Pt-Pd/C催化剂进行了性能测试和微观分析.结果表明,羟胺合成反应中,添加助催化剂GeO2可明显提高Pt-Pd/C催化剂活性,对选择性影响不大,但大量的助剂对催化剂性能性有负面的作用;GeO2作为助催化剂阻碍了Pt-Pd/C催化剂活性组分的流失,助剂对吸附在载体上活性组分的微晶的聚集有一定的隔离作用,在催化剂的使用过程中可以阻止活性组分微晶的聚集长大,起到了细化Pt,Pd微晶的作用.     

稀土在直接甲醇燃料电池铂基催化剂中的应用及研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高效、低污染的特点而备受关注。铂基电催化剂被认为是DMFC阳极的有效催化剂。但由于在甲醇氧化过程中铂的活性中心容易被产生的中间产物如CO等吸附和堵塞,导致催化活性降低,稳定性差,严重制约了直接甲醇燃料电池推广应用。稀土元素由于其4f轨道独特的电子结构和相应的镧系收缩效应,在铂基电催化剂中可有效提高铂催化剂的活性和耐久性。本文简要总结近年来稀土氧化物作为铂基电催化剂的助催化剂、碳材料掺杂改性剂和载体在甲醇氧化反应中的催化活性和抗CO中毒能力应用研究,以及铂-稀土金属(Pt-RE)纳米合金催化剂对DMFC长期运行稳定性的影响;并对稀土元素在铂基电催化剂中的应用发展提出了展望。     

201×7阴离子交换树脂对低浓度铂的吸附性能

研究了用201×7强碱性阴离子交换树脂对氯化浸出液中低浓度铂的吸附性能,考察了树脂用量、吸附时间、pH值、反应温度等因素对树脂吸附铂的影响。实验结果表明,pH=1.0时树脂的吸附效果最佳,静态饱和吸附容量可达到190 mg Pt/g干树脂,铂在201×7树脂上的吸附是吸热反应,温度升高有利于铂的吸附,吸附反应热焓变ΔH=36.72 kJ/mol,熵变为ΔS=0.190 kJ/(mol·K)。对201×7树脂吸附铂的吸附等温模型及动力学进行了分析,结果表明,吸附平衡过程符合Langmuir等温式,且为优惠吸附;铂的吸附过程符合准二级动力学方程,准二级常数为k2=1.58×10-4g/(mg·min)。用2.4 mol/L的高氯酸可将载铂树脂中的铂洗脱,洗脱率为83%。     

焙烧气氛对Pt/Al_2O_3催化氧化CO和C_3H_6性能的影响（英文）

使用Pt(NH_3)_2(NO_2)_2作为前驱体,通过过量浸渍法制备Pt/Al_2O_3催化剂,并将其在4种不同的气氛(H_2、O_2、NO或NH_3)中进行焙烧。利用N_2吸脱附、X射线衍射、程序升温还原(H_2-TPR)、CO脉冲吸附、CO原位漫反射傅里叶变换红外光谱(CO in situ DRIFTS)等手段对催化剂的物化性质进行了表征。结果表明:由于还原性焙烧气氛导致了众多小尺寸和高分散的Pt纳米颗粒的生成,经1%(体积分数)H_2/N_2焙烧的Pt/Al_2O_3表现出最佳的CO和C_3H_6催化氧化性能。     

还原性气氛中铂铑10—铂热电偶的脆断失效及应用研究

试验证实了高温下铂铑 10 -铂热电偶在 H2 或 CO气氛中使用时因脆性而会很快断裂失效。采用透射电镜(TEM)对脆断偶丝进行了研究认为 :脆断失效的根本原因在于 Si与 Pt作用形成 Pt5 Si2 低熔点共晶物 ,使偶丝局部熔点降低而熔化 ,发生脆断。通过采用 Sol Gel Dip Coating工艺在铂铑 10 -铂热电偶丝上成功制备了 Al2 O3· Y2 O3涂层。对涂层铂铑 10 -铂热电偶分别在 H2 和 CO还原性气氛中进行了试验研究 ,结果表明涂层铂铑 10 -铂热电偶试样可通过还原性气氛中长期稳定性试验 ,克服了脆断失效问题     

CO在Pt-Fe催化剂的Pt/Fe/Pt(111)表面的吸附研究

低温(110~130 K)下,将次表层Fe结构的Pt-Fe模型催化剂(即Pt/Fe/Pt(111)结构)暴露于不同量CO气体,经不同温度退火后,采用高分辨电子能量损失谱(HREELS)研究催化剂表面CO分子的振动谱。结果表明,当CO的暴露量低于0.2 L (Langmuir)时,Pt/Fe/Pt(111)表面只存在顶位吸附;当暴露量大于0.4 L,除了顶位吸附外,桥位吸附开始出现;顶位吸附分子的C-O键振动峰随着暴露量的增加不断向高波数方向偏移。退火温度影响Pt/Fe/Pt(111)表面CO的吸附形式,低于255 K时,顶位吸附分子的脱附速率大于桥位吸附分子;高于255 K时,桥位吸附分子的脱附速率较大,并先于顶位吸附的CO从表面完全脱附,其完全脱附温度比Pt(111)表面低50 K。     

高活性Pd-Fe催化剂对CO的低温氧化性能研究

用共沉淀法制得Pd-Fe催化剂,考察了煅烧温度、载体、金属担载量对CO低温催化氧化反应活性的影响。结果表明,负载在炭黑上的Pd-Fe催化剂经200℃和300℃煅烧,性能最佳,在室温下可将CO完全转化。采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)和CO化学吸附表征发现,催化剂的高活性是由于Pd与Fe之间具有强相互作用,导致Pd向界面Fe3+(Fe2O3)进行电子转移,形成还原态的Fex+物种。Pd O和还原态的Fex+物种分别是吸附CO和O2的活性中心,成为CO氧化高活性的主要原因。