氧还原催化剂LaMn1-yCryO3的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备锌-空气电池用氧还原催化剂LaMn1-yCryO3(y=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5).XRD分析表明:合成的LaMn1-yCryO3样品具有钙钛矿型结构.TEM测试表明:样品的平均粒径有所不同,其中LaMn0.8Cr0.2O3的平均粒径较小(20 nm),分散程度好.以LaMn1-yCryO3为催化剂制备空气电极,极化特征测试结果表明:所制备的催化剂具有良好的氧还原电催化性能,且LaMn0.8Cr0.2O3电催化性能最佳,在电极电位为-200 mV(vs.Hg/HgO)时,输出电流密度为70 mA/cm2.     

空气电极氧还原催化剂的研究

锌空气电池因其具有性能稳定、比能量高、放电电流大、原材料来源广泛、成本低廉等优点一直受到广泛重视.空气电极作为锌空气电池中的一部分,在锌电极的研究几乎进入停滞阶段的现在,已成为决定整个锌空气电池性能的关键,因此有必要对其进行深入的研究.利用共沉淀和溶胶凝胶法合成了两类催化剂,分析了其X射线衍射谱图,初步研究了其对氧阴极还原的极化曲线,研究结果表明:在两类催化剂中,n(Ni):n(Mn)为2:8的催化剂为最佳的共沉淀法制备的催化剂,LaNi0.5Mn0.5O3为溶胶凝胶法制备的B位Ni、Mn掺杂的最佳催化剂.     

一种氧化锌电解还原装置

针对机械充电式锌空气电池反应产物ZnO的再生利用,提出了一种电解还原装置.该装置采用圆柱形的电解槽和阴阳极设计,可方便地实现电解锌的有效收集,避免CO2和灰尘对电解锌成分的影响,防止电解过程中碱雾的污染.     

Fe3O4含量对Pt/C电催化剂氧还原活性的影响

研究了Fe3O4含量对Pt/C电催化剂氧还原活性的影响.采用共沉淀和乙酸乙酸预处理等方法制备了Fe3O4和碳包裹Fe3O4纳米粒子,并利用超声喷涂等方法制备了Fe3O4/C-P/C电极.X射线衍射(XRD)、透射电镜((TEM)结果表明:Fe3O4和碳包裹Fe3O4,纳米粒子分布均匀,粒径分别为11.2nm和14.3 ...     

金属掺杂复合催化剂对氧还原反应的电活性

将三聚氰胺与甲醛的聚合树脂产物与一定量的碳粉混合,在N2气氛中高温炭化后制得催化剂载体。将该催化剂载体与聚苯胺混合后,再分别加入Co(NO3)2·6 H2O、Fe Cl3·6 H2O或乙二胺,混合物在N2气氛下通过高温热处理制得氧阴极还原催化剂Fe/Co/N/M。采用扫描电镜、X射线衍射仪对催化剂进行了表征。利用循环伏安及旋转圆盘电极等电化学方法对催化剂的氧还原(ORR)性能进行了测试。结果表明,采用分步加入金属Fe和Co的方式得到的催化剂Fe/Co/N/M在碱性溶液中具有较好的ORR电催化活性,ORR电流密度(2 000 r/min)为8.4 m A/mg@-0.8 V(vs.SCE),ORR起始电位为-0.12 V(vs.SCE)。     

球磨方法对氧还原催化剂性能的影响

采用滚动球磨、行星式球磨和摇摆振动球磨等方法,制备了碳载二氧化锰氧还原催化剂,并组装了锌空电池。用扫描电镜(SEM)对催化剂和催化膜形貌进行了表征,以恒流法检测了空气电极的极化行为和锌空电池在室温下的放电性能。采用摇摆振动球磨方法制备的碳载二氧化锰催化剂具有优良的氧还原催化性能,当电位为1.1 V(vs.Zn)时,空气电极电流密度达到226 mA/cm2;终止电压为1.0 V时,锌空电池比能量可达427 Wh/kg。     

LaMnCoNixO3中Ni掺杂对氧还原/氧析出反应活性的影响

采用溶剂热法制备LaMnCoNixO3(x=0.1、0.2和0.3)球体钙钛矿氧化物催化剂,该球体催化剂由厚度约为50 nm的纳米片构成,直径大约为1μm.通过高倍扫描电镜、高倍透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行物理表征,并采用三电极体系对催化剂进行电化学表征.研究结果表明Ni的掺入可以显著提升LaMnCoNixO3催化剂的氧还原(ORR)活性和氧析出(OER)活性.当Ni的掺入为0.2时,其ORR和OER活性均最优:ORR半波电位为0.716 V(Hg/HgO,RHE);在电流密度为10 mA/cm2时,OER过电位为410 mV(@1.23 V vs.RHE).上述结果表明,合理的Ni掺入可以有效地提高催化剂的ORR/OER活性.     

功能化Pt-GC电极上氧电催化还原的研究

采用化学修饰技术,在电极上引入C襒O、C—N等功能团对玻璃碳(GC)电极进行了功能化,研究了功能团对电极上Pt晶粒度的影响,对Pt晶粒度与功能性的关系进行了讨论。用旋转圆盘电极RDE(Rotating disk electrode)技术对氧在功能化电极上的电催化还原进行了研究,研究表明C襒O功能化GC电极对氧还原的电催化作用优于未功能化GC电极,而C—N功能化的GC电极不如未功能化电极。在Pt-GC电极上,C—N功能化电极对氧的电催化还原性能高于未功能化的Pt-GC电极,C襒O功能化电极则低于未功能化电极。     

氧电极催化材料的研究现状

主要综述了近几年燃料电池、金属-空气电池中氧还原反应(ORR)催化剂的发展状况,包括发展成熟的贵金属及合金;过渡金属复合氧化物、简单氧化物;过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这些催化剂上的电化学还原机理,催化剂结构对ORR的影响。在贵金属及合金催化剂中,较详细地介绍了Pt-M合金催化剂中各种过渡金属M提高合金催化性能的理论机理,如“锚定效应”等;在过渡金属复合氧化物催化剂中,探讨了掺杂离子的变价作用增加氧气的活性吸附位、提高ORR速率的机理。     

新型炭载TM-N/C氧还原反应催化剂的研究进展

燃料电池氧化还原反应具有反应速度慢、反应途径多样性的不利特点,需在催化剂作用下才能进行。对铂基催化剂的依赖使质子交换膜燃料电池(PEMFC)成本过高,限制了其大规模商业应用。研究成本低廉、有良好的ORR催化活性、对电子反应途径有好的选择性、对甲醇有耐受性、良好的稳定性的阴极催化剂是PEMFC实现大规模商业化使用的关键。过渡金属TM-N/C催化剂是近几年兴起的一类氧还原反应催化剂,被认为是最有希望取代铂基催化剂的产品。从影响催化性能的因素、催化活性位两个方面综述了TM-N/C氧还原反应催化剂的研究发展状况。     

玻璃碳球磨细化对催化还原碘三离子的影响

通过改变球磨时间实现玻璃碳不同程度的粒径细化,将玻璃碳作为催化材料引入染料敏化太阳电池(DSC)用对电极,着重考察了球磨细化对玻璃碳还原电解质中碘三离子(I3-)的催化活性的影响。结果表明,球磨细化不仅使玻璃碳的中值粒径从起始的20μm不断下降到球磨时间为8 h时的6μm,而且引起玻璃碳晶体结构的微变,具体体现为玻璃碳中组成类石墨微晶的单层石墨层片间距d(002)从0.364 nm逐渐减小到0.353 nm。粒径和晶体结构的变化通过不同方式影响玻璃碳表面的催化活性点,最终改变了玻璃碳的催化活性。随球磨时间的延长,催化活性先增后减,2 h时出现最优值。将玻璃碳对电极组装成DSC后,光电性能随球磨时间的变化规律几乎与催化活性随球磨时间的变化规律一致。     

纳米级掺杂LaNiO3的氧还原性能

用溶胶-凝胶法制备双功能氧电极纳米级催化剂La0.6Ca0.4CoO3,LaNiO3,LaNi0. 9Fe0.1O3,L80.95Sr0.05Ni0 9Fe0.1O3,用XRD技术对催化剂进行表征,并采用稳态极化曲线考察不同催化剂的氧还原催化活性.结果表明,纳米级钙铁矿型催化剂LaNi0.9Fe0.1O3和La0.95Sr0.05Ni0 9Fe0.1O3具有良好的氧还原催化活性.     

M-N4大环化合物对O2的催化还原机理

M-N4大环化合物由于良好的电催化活性和选择催化性,使其有望替代Pt应用于燃料电池阴极。介绍了M-N4大环化合物在阴极催化还原O2领域的相关研究。M-N4大环化合物催化还原O2存在两条方便的途径,即中心金属离子与O2之间的电子转移存在4e和2e两个过程。Fe大环化合物是一个4e催化还原O2过程,而多数Co大环化合物是一个2e催化还原O2过程,多核大环化合物可以促进O2催化还原的4e过程。中心金属离子氧化还原电势影响M-N4大环化合物催化还原O2的性能。     

磷掺杂碳纳米纤维管作为氧气还原电催化剂

采用苯酚、甲醛作为碳源,四苯基溴化膦作为磷源,阳极氧化铝(AAO)作为模板,通过硬模板和水热法制备了P掺杂碳纳米纤维管材料(P-CNFT).制备的P-CNFT具有较大的比表面积(1116.3 m2/g)和较大的孔容积(0.47 cm3/g).通过旋转环盘电极研究了P-CNFT在碱性电解液中的氧气还原电催化性能,研究表明...     

前驱体对碳载铂纳米催化剂的影响

以Pt(NH3)4Cl2和Pt(NH3)2(NO2)2为前驱体、采用浸渍法制备了质子交换膜燃料电池用Pt/C催化剂。HRSEM和XRD分析表明,Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2的晶粒细小均匀,Pt/C-Pt(NH3)4Cl2的晶粒则发生团聚。循环伏安和旋转圆盘电极实验表明,Pt/C-Pt(NH3)4Cl2与Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2的晶面分布存在明显的差异,Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2具有更高的氧催化活性,Pt(NH3)2(NO2)2是更适合的前驱体材料。     

合金化提高铂在PEMFC氧还原反应中的催化活性

用液相沉积-高温合金化法制备了铂基合金催化剂,用能量散射光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)技术对催化剂的结构进行了研究,并测试了使用此催化剂的质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能,结果表明铂基合金具有面心立方的结构,铂与过渡金属的原子比接近3∶1;制备的催化剂性能优越,具有比纯铂更强的电催化能力,催化剂活性由高到低的顺序是Pt-Cr/C→Pt-Co/C→Pt-Ni/C→Pt/C。讨论了合金元素对催化剂活性的强化作用,认为合金元素的引入减小了Pt-Pt原子间距,降低了Pt的d电子轨道占有率,提高了催化剂的性能。     

非负载Pt纳米颗粒催化剂的电催化氧还原性能研究

制备了一种非负载型Pt催化剂,对其研磨并用氢气进一步还原处理。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了催化剂形貌,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)方法测试电催化性能。SEM结果表明,Pt黑容易聚集在一起形成较大颗粒的二次粒子。TEM结果表明,催化剂结构多样,平均粒径较小。研磨或含氢气体处理后样品发生严重团聚。电化学测试结果表明,催化剂的起始还原电位高于商业催化剂,具有较高的氧还原活性。各种表征测试结果表明改善分散性是提高该催化剂性能的关键因素。