核壳型铂基燃料电池催化剂制备方法与微结构控制综述

目前催化剂是制约燃料电池走向市场的关键,限制了燃料电池发展及大规模商业应用,寻求能够同时降低催化剂成本和提高催化剂性能的有效方法十分迫切.具有核壳结构的Pt-M催化剂不仅可以降低贵金属铂的用量,而且能显著提高催化活性.本文总结了近20年来核壳型Pt-M催化剂的主要制备方法,包括晶种法、去合金法、电化学沉积法等;重点分析非贵金属-铂核壳结构(M@Pt,M = Ni、Co、Cu、Fe等)的制备途径,总结了每种方法的特点.另外,还讨论了核壳结构在纳米层次上的精细控制和设计方案,这有助于理解核壳结构对电化学催化动力学的作用规律,更好地设计开发新型催化剂.     

核壳型TiO2／HAP纳米复合光催化剂的制备与表征

采用非均相沉淀的方法，首次在纳米TiO2的表面诱导沉积一层羟基磷灰石（HAP）。通过X射线衍射（XRD）和傅立叶红外光谱（FT-IR）对制备的样品进行结构和成分分析；用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和电子能谱仪（EDS）对样品包覆进行表征；采用甲基橙的光催化降解反应和大肠杆菌吸附率测定对所制光催化剂的光催化活性和吸附特性进行了评价；并与纯的纳米TiO2进行比较分析，文中还初步探讨了TiO2／HAP纳米复合材料的包覆机理．结果表明，TiO2／HAP为核壳结构，且包覆均匀，羟基磷灰石包覆层的厚度为8nm。所制备的样品具有良好的光催化活性和对细菌良好的吸附性能。这种核壳型TiO2／HAP纳米复合材料可用作环境净化和杀菌材料．     

PS@Au核壳结构纳米催化剂的制备及性能研究

采用化学镀工艺,制备了催化性能优良的PS@Au纳米催化剂,负载于表面的Au颗粒粒径约为16nm,结构致密,单分散程度较高。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),结合催化性能测试,研究了原料加入次序对PS@Au纳米核壳结构催化性能的影响。结果表明:PS@Au纳米核壳结构较大的比表面积是其显著提高亚甲基蓝发色团的降解率以及具有较高催化效果的根本原因,较高的纳米Au负载率和颗粒粗糙度有助于其催化性能的提高。     

质子交换膜燃料电池阴极铂合金催化剂研究进展

氧电极还原电催化剂对于质子交换膜燃料电池的发展具有重要的意义.综述了阴极铂合金催化剂的研究现状,包括催化剂的制备方法、影响催化剂性能的主要因素、合金催化剂性能提高的机理分析等.     

具有富铂外壳和铜内核的燃料电池催化剂颗粒

美国休斯敦大学正在开发一种新型催化剂，据说可借以提高燃料电池的容量。这种催化剂是一些纳米颗粒，其外壳主要由铂构成，而内核则是由铜、钻和铂组成的合金。这种催化剂在氧还原过程中显示了极高的活性。这种活性催化剂相是在电极上原位形成的，当向电极施加周期性交变电流时，合金中的铜等金属从颗粒表面分离出来。     

核壳催化剂用于大气污染控制的研究进展

随着工业的发展进步,大气环境污染日趋严重,末端污染治理迫在眉睫。催化剂作为催化反应的核心,其制备与构型成为大气环境催化领域重点关注和研究的课题。常规的单一催化剂存在成本高、易失活、使用条件严格等不足。核壳结构催化剂拥有单一催化剂所不具备的双功能甚至多功能催化特性,在环境催化领域具有广阔的应用前景。近年研究表明,核壳结构催化剂热稳定性较高,择形催化效果优异,在反应中的整体活性表现良好。但核壳结构的复合颗粒也存在团聚与分散不易调控、核壳分散厚度难以确定、结合强度有待提高等问题。目前已有学者将Mn系、Ce系等核壳材料应用于大气污染治理之中,并取得了良好的催化效果,但是在核壳结构的构筑以及制备方法的选择上还存在不足,在特定领域的针对性应用有待进一步提高。本文详细介绍了目前制备核壳材料所常用的水热合成法、沉淀法、模板法等主要方法,比较了各种制备方法的优缺点。同时,综述了不同类型的核壳材料(如金属基核壳材料、金属氧化物基核壳材料、分子筛、中空核壳以及摇铃核壳材料)在大气污染治理中NO选择性催化还原(NH₃-SCR)、VOCs脱除以及高低浓度CO去除等主要领域的应用研究进展。文...     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展

从铂系和非铂系两个方面综述了近年来直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展。     

一步水热法制备核壳型纳米粉体

液相法制备核壳纳米粉体具有反应温度低、设备简单、能耗少的优点,而一步水热法在液相法中具有其它方法无法比拟的优越性。重点讨论了一步水热法制备核壳纳米粉体的工艺流程和机理。     

核壳结构ZnO光催化剂的制备与性能研究

制备了核壳结构的ZnO光催化剂，并研究其光催化活性。核壳型复合材料拥有很多新颖的性质。第二类核壳结构的光生电子和空穴被分别束缚在核层与壳层中。电子空穴的空间分离有利于催化活性原子团的生成，因此可以提高光催化剂的性能。     

二氧化钛基核/壳复合材料的研究进展

由于具有优异的光催化性能,二氧化钛在光电转换、光催化等新兴领域获得了大量的应用.而以二氧化钛为核的核/壳结构复合材料,由于可以产生不同于其本身和壳体材料的独特的全新性能,近年来受到了越来越多的关注.根据壳体材料的不同,从制备方法、表征和物性研究等方面分别介绍了以单质、聚合物、无机氧化物和杂化材料为壳的二氧化钛基核/壳结构复合材料的研究进展.最后展望了二氧化钛基核/壳结构复合材料的发展前景.     

直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂碳载体发展

碳载铂基材料是最常用的甲醇电氧化催化剂,而载体对催化剂颗粒的分散、活性以及耐久性有着显著的影响.所述文献中的碳载体材料主要分为7类:Vulcan XC-72、空心碳球、有序介孔碳、纳米纤维、纳米管、纳米角和石墨烯.新型碳载体的高比表面积和适宜的多孔性促进了催化剂组分的分散,有利于改善三相界面和提高铂基金属的利用率.表面改性以及着眼于改善碳腐蚀性能的石墨化和掺杂将被继续地深入研究,石墨烯的探索以及多孔、多层次微观结构载体的发展应被重视.     

质子交换膜燃料电池中Pt/C及Pt合金/C催化剂的衰退机制研究综述

成本和耐久性依然是制约质子交换膜燃料电池商业化发展的两大瓶颈。首先综述了质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂在实际工作条件下的降解情况,并给出了可能的降解机制。结果表明,Pt/C催化剂在实际工作条件下,尤其是在汽车应用中是不稳定的,通常无法用作燃料电池阴极催化剂。而Pt合金催化剂因具有优异的氧还原催化性能和相对较好的耐久性,被认为有望解决成本和耐久性这两大难题,因此在质子交换膜燃料电池中日益得到重视和应用。但如何改善合金催化剂的耐久性依然是一个棘手的问题,文章最后详细综述了PtxCoy合金催化剂可能的衰退机理,以及可在一定程度上提高Pt合金催化剂耐久性的Pt单层结构和Pt核壳结构,这对催化剂的合成和设计具有一定的指导意义。     

聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的研究进展

电催化剂是燃料电池的重要组成部分,也是降低燃料电池成本的关键之一.着重于催化机理,综述了近年来国内外聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的最新研究进展.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命.从膜材料的角度分类,综述了质子交换膜燃料电池用主链含氟聚合物膜、元素有机聚合物膜以及芳香族碳氢化合物膜的特性和研究现状.     

质子交换膜燃料电池氮掺杂碳基催化剂研究进展

简要介绍了近年来氮掺杂碳基催化剂在质子交换膜燃料电池阴极氧还原方面的应用发展状况,详细总结了最近几年有关氮掺杂碳基催化剂制备及机理方面的研究结果,包括氮源前驱体种类、金属前驱体种类、金属的含量、碳源前驱体种类、热处理工艺等影响催化剂氧还原活性的主要因素,并指出了目前研究中的难点以及未来的发展方向。     

低温燃料电池阳极催化剂的研究进展

阳极催化剂是低温燃料电池的关键材料之一,研制新型催化剂对燃料电池的性能及成本起着关键作用。从改变催化剂的组成、分散度及调控催化剂的表面结构3个方面综述了近年来低温燃料电池阳极催化剂的研究进展,并展望了该领域今后的发展方向。     

直接甲醇燃料电池中碳基非贵金属阴极催化剂的研究进展

目前直接甲醇燃料电池中阴极催化剂一般是贵金属铂,它的主要问题是成本高、对甲醇无耐受性及易中毒等。碳材料由于成本低、能大量制备和易于修饰等优点而被广泛应用于各个领域,如电催化、锂离子电池、超级电容器等。综述了近年来碳基纳米材料作为阴极催化剂的研究进展,包括碳纳米管、石墨烯、介孔碳等多种碳材料。主要通过对这些碳材料进行元素掺杂和以它为载体与非贵金属材料复合来提高和改善催化剂的性能。最后对未来发展提出了展望。     

用于质子交换膜燃料电池的高活性、高稳定性PtIrFe/C三元合金催化剂

采用催化裂解法制备了多孔碳,将其作为催化剂载体,利用液相还原和真空热处理工艺制备出PtIrFe/C三元合金催化剂。采用X射线衍射、透射电子显微镜等手段对样品的结构形貌进行表征。使用电化学测试手段研究了不同热处理温度对其催化性能的影响。实验结果表明,热处理带来的合金化作用使催化剂的催化活性和耐久性得到了极大的提高。经过700℃热处理的样品,其面积比活性和质量比活性分别是传统商业Pt/C催化剂的3~4倍。