Pt/石墨烯催化剂的合成及甲醇电氧化性能

分别以鳞片石墨(fG)、膨胀石墨(eG)和超细石墨粉(sG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用简单的原位还原法在乙二醇中同时还原H_2PtCl_6和氧化石墨烯(GO)制备Pt/fGr、Pt/eGr和Pt/sGr催化剂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对材料进行表征,并比较了催化剂对甲醇氧化的电催化性能。结果表明,所制备的氧化石墨烯均为透明、片状,其中sGO质量最优。Pt纳米粒子粒径为2~2.5nm,均匀分散在石墨烯表面和边缘。催化剂对甲醇氧化的电催化性能和稳定性大小顺序为Pt/sGrPt/eGrPt/fGr,其性能都高于Pt/C催化剂。     

胶态Pt/C催化剂对甲醇的电催化氧化性能

研究了Pt金属载量为20%的碳载胶态Pt金属催化剂对甲醇的电催化氧化性能,并与E-TEK公司同类型催化剂进行了比较.X衍射光谱(XRD)和透射电镜(TEM)研究显示在胶态Pt/C催化剂中,Pt粒子的平均粒径为3.8 nm,并且具有良好的均一度.电化学研究显示尽管胶态Pt/C催化剂拥有相对较小的电化学活性面积,但对甲醇的电催化氧化性能却明显优于E-TEK公司的Pt/C催化剂,其原因应归结于利用有机溶胶法制得的胶态Pt/C催化剂拥有更合理的平均粒径.     

Pt基纳米粒子在直接甲醇燃料电池应用展望

贵金属Pt被认为是直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂不可缺少的活性组分,但纯Pt催化剂存在对甲醇催化电氧化反应迟缓、易中毒等缺点,且价格昂贵,限制了DMFC商业化广泛应用。采用纳米Pt基合金催化剂,利用其它组分的调节作用,即可提高催化剂对甲醇氧化的催化活性,又可提高Pt的抗中毒能力,还可降低成本。综述了PtRu、PtPd、PtAu、PtM(M=Fe,Co,Ni)等二元催化剂;Pt-Ru-MoOx,Pt-Ru-Ni等三元催化剂,及四元催化剂在直接甲醇燃料电池的应用研究,并对该领域做了简单的展望。     

Sr掺杂对Pt-CeO_2/C电催化甲醇性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的CeO2,接着采用乙二醇还原法制备了Pt-Ce1-xSrxO2-δ/C催化剂.利用X射线衍射(XRD)考察了Sr掺杂的CeO2的晶体结构.结果表明,Sr掺杂导致CeO2的衍射峰位发生偏移,CeO2的晶胞参数增大,当Sr掺杂量为5%时,CeO2的晶胞参数由0.5411 nm增大为0.5417 nm.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)考察了催化剂的晶体结构和表面形貌,催化剂中Pt颗粒分布均匀,粒径大小为2-4 nm.循环伏安测试结果表明在CeO2晶体中掺杂Sr提高了Pt-CeO2/C对甲醇的电氧化活性,当Sr的掺杂量为5%时,催化剂对甲醇的电氧化活性最高.     

工艺条件对Pt/CA甲醇电氧化催化性能的影响

以炭气凝胶(CA)为载体,采用液相浸渍还原法制备了Pt/CA催化剂,对比研究了各种制备工艺条件包括还原温度、热处理和还原剂种类对Pt/CA催化剂甲醇电氧化催化性能的影响。结果表明:当以HCHO为还原剂时,80℃比60℃更有利于制得结晶完好、电化学活性表面积大的高活性甲醇电氧化催化剂,热处理不仅不能改善该催化剂的甲醇电氧化催化性能,反而使其中的Pt颗粒团聚长大、电化学活性表面积降低、甲醇电氧化催化性能下降;与HCHO相比,乙二醇作为还原剂更有利于制得电化学活性表面积大、甲醇电氧化催化活性高的Pt/CA催化剂。     

聚苯胺碳纳米管负载Pd对甲醇氧化性能的研究

在低温条件下,以导电聚合物聚苯胺修饰的碳纳米管为载体,通过微波辅助合成法制备催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)测试手段对其进行微观结构表征,结果显示,聚苯胺修饰碳纳米管使载体表面Pd纳米粒子负载更加均匀,分散性得到改善;电化学测试结果显示,甲醇在Pd/CNTs-PANI(1∶0.08)催化剂上的氧化电流峰值明显增大,氧化起始电位从-0.411 V负移至-0.502 V,动力学性能提高;Pd/CNTs-PANI(1∶0.08)催化剂在测试过程中衰减平缓。聚苯胺修饰载体制备的催化剂对甲醇氧化具有较高的活性和稳定性。     

TiO2纳米管掺杂Pt/C催化剂对甲醇电氧化性能影响

利用电化学方法研究了TiO2纳米管掺杂商业Pt/C催化剂(JM公司)对甲醇电氧化性能的影响.通过对不同掺杂量、不同制备方法等研究,利用循环伏安法和恒电位氧化法等手段,表明:掺杂20%TiO2纳米管的电催化剂对甲醇氧化具有较高活性,这可能是由于Pt和Ti之间产生的相互作用,使得甲醇更容易被活化,而二氧化钛本身携带的氧源,更有助于催化氧化甲醇反应的中间产物,减弱了Pt催化剂中毒程度.     

Mo对石墨烯负载PtRu催化剂甲醇电氧化促进作用

采用Hummers液相氧化法合成氯化石墨,进而在室温下采用浸渍还原法制得石墨烯(G)负载的PtRu/G和PtRuMo/G催化剂.采用X射线衍射(XRD)、能量散射X射线谱(EDX)及扫描电镜(SEM)对氧化石墨和催化剂进行了表征,并使用交流阻抗法(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)和计时安培法(CA)测试了催化剂催化甲醇电氧化的性能.结果表明:PtRuMo/G和PtRu/G催化剂的粒径分别为4.7、6.4 nm,PtRuMo/G催化剂催化甲醇电氧化的活性和稳定性都高于PtRu/G催化剂,Mo对PtRu/G催化剂的掺杂改性具有良好的促进作用.     

负载在预处理后CNT上的Pt氧化甲醇的性能

对多壁碳纳米管(MWCNT)进行了预处理.红外光谱分析证明:预处理后,MWCNT的表面生成了较多的活性官能团.以处理后的MWCNT为载体、乙二醇为还原剂,用交替微波法制备了Pt/CNT催化剂.相比于在10%HF中搅拌和在10%HF与浓HNO_3混合溶液中搅拌,在10%HF中搅拌再用浓HNO_3回流后的MWCNT作为载体制备的Pt/CNT催化剂,粒径为3.76 nm,具有最大的活性面积,对甲醇的氧化性能最好.     

Pt与PtRu催化剂上甲醇氧化反应的红外光谱

采用热分解方法,利用氯铂酸和三氯化钌为原材料在特定条件下制作了直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极PtRu催化剂,这种催化剂被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为PtRu/Ti电极.为了与该新型电极作比较性研究,同样采用了热分解方法利用氯铂酸为原材料使用同样的制作条件制作了Pt催化剂,这种催化剂也被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为Pt/Ti电极.利用在线傅里叶变换红外(FTIR)光谱对Pt和PtRu催化剂上甲醇氧化的反应机理作了研究.结果表明该PtRu催化剂对甲醇氧化生成CO2起着显著的促进作用,并随反应温度的升高而加速.     

非晶态Pt-CoSn合金上的甲醇电催化氧化

为了研究Pt修饰非晶态催化剂对甲酵电催化氧化行为的影响,采用两步法合成了碳载Pt修饰非晶态CoSn合金催化剂.使用透射电镜和X射线衍射技术分析了CoSn/C前体和Pt-CoSn/C催化剂的形貌及晶体结构;利用循环伏安法和旋转圆盘电极技术测试电化学性能,比较了Pt/C、PtRu/C和Pt-CoSn/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性.结果表明,Pt修饰非晶态CoSn合金催化剂对甲醇氧化有较好的电催化性能,Pt用量显著降低.非晶态CoSn合金具有良好的质子和电子传导能力,提高了Pt对甲醇氧化的电催化活性;Pt-CoSn/C对甲醇电催化的质量活性和稳定性要优于PtRu/C催化剂.     

交替微波加热法制备PtAuSn/C催化剂的研究

以VulcanXC-72R碳黑为载体,用交替微波加热法制备了PtAuSn/C电催化剂。采用X射线衍射光谱法(XRD)和透射电子显微镜法(TEM)分析技术对催化剂进行了表征,并对甲醇的电化学氧化性能进行了研究。结果表明:所制备的PtAuSn/C电催化剂具有较小的纳米尺寸以及较高的分散程度,其电催化性能均优于Pt/C催化剂。     

导电聚苯胺稳定的纳米铂的合成

在苯胺单体作为保护剂的条件下,用乙醇还原氯铂酸水溶液,制备了铂胶体;通过进一步加入氧化剂(过硫酸铵)和质子酸(盐酸)对苯胺进行掺杂,合成了导电聚苯胺稳定的纳米铂。采用透射电镜(TEM)和紫外可见光谱(UV-Vis)研究了整个合成过程,并采用循环伏安法对合成的纳米铂进行了电性能表征。结果表明,聚苯胺对铂粒子有很好的稳定作用,制备的纳米铂直径小于10nm,具有优异的电催化性能,在作为燃料电池电催化剂方面有着很好的应用前景。     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂是DMFC的关键材料之一,其电化学活性的大小对燃料电池的性能及成本起着关键作用.简要介绍了DMFC阳极催化剂的电催化氧化机理,并探讨了在目前研究中存在的问题和今后努力的方向,对研究DMFC阳极催化剂具有很好的参考价值.     

直接甲醇燃料电池中阳极催化剂的研究进展

从铂基合金催化剂、以导电聚合物为载体的复合催化剂和含氮的大环配合物的开发等三个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中阳极催化剂的研究进展,同时简要概述了DMFC中甲醇渗透对电池性能的影响及其解决方案。有关研究表明,合金组成、催化剂载体以及大环配合物对阳极催化剂的催化活性和稳定性有着直接的影响。尽管目前已经进行了大量的关于甲醇在阳极催化剂上的作用机理的研究工作,但还未形成共识。另外,利用新的合成方法制备高分散的催化剂也是阳极催化剂发展的重要方向。同时,还须从根本上解决甲醇在Nafion膜中的渗透问题。