高分散Pt／O催化剂的制备及其电化学性能研究

以氯铂酸（H2PtCle·6H2O）为铂源,以PEG（聚乙二醇,聚合度为227）为还原剂,采用水热法制得高分散Pt／C催化材料。使用TEM、XRD及EDS对其进行了袁征,并对催化剂的电化学活性面积进行循环伏安法研究。结果表明：通过调节反应条件可以得到高分散Pt／C催化剂,Pt粒子粒径约为5nm,尺寸均一;Pt／C催化剂的分散性越好,其电化学性能就越高。     

磷酸燃料电池催化剂在运行中的形态变化

运用电化学方法测定了Pt/C催化剂在磷酸中不同时效阶段的电化学活性面积,同时采用XRD/TEM分析了Pt/C催化剂在时效过程中尺寸的变化,并运用分光光度法测量电极所在的磷酸中铂的含量,考察了铂/碳电极在不同情况下的溶解情况.结果表明:催化剂在时效过程中,随着时间的增加电化学活性面积逐渐减小,而Pt/C催化剂的粒径随着时间的增加逐渐增加;在开路电位下,催化剂的溶解量随时间的增加而增大,而催化剂在阴极极化下不发生溶解.分析讨论了碳载铂颗粒的增大机理和不同状态下铂的溶解机理.     

Au or Pt Supported on AI Pillared Montmorillonite： Characterization and Catalytic Activity for CO Oxidation

摘要：将钙基蒙脱石（Ca—M）钠化改性制得钠化蒙脱石（Na—M）,随后用羟基铝离子柱化液对Na-M柱撑改性制得铝柱撑蒙脱石（Al-PILCS）,使用沉积一沉淀法和浸渍法2种方法将Au和Pt负载在Al-PILCS上,制得Au／Al-PILCS和Pt／Al-PILCS．通过x射线衍射仪（XRD）、N2-吸附／脱附、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）等技术对样品进行表征,并测定其对CO的催化活性．XRD和N2-吸附／脱附结果表明,铝柱撑蒙脱石Al-PILCS的比表面积、微孔面积和微孔体积较蒙脱石原矿ca—M增加较大．对于Au和Pt负载型Al-PILCS催化剂,Pt／Al-PILCS催化活性明显优于Au／Al-PILCS．制备方法对Pt／Al-PILCS的活性影响较小,而对Au／Al-PILCS的催化活性影响较大．分析表明,不同方法制备Au／Al-PILCS催化活性的差别,主要由于Au颗粒大小和Au氧化态的差别．而Au／Al-PILCS和Pt／Al。PILCS之间的活性差别,可能是由于金和铂的粒径大小和反应机理差异．     

Pt/Ni-Co/CNTs催化剂的制备及其电化学性能研究

采用Ni与Co离子共掺杂改性Pt/CNTs催化剂。首先采用液相浸渍法制备Ni-Co/CNTs,通过X射线衍射与能谱结果判断是否成功制备Ni-Co/CNTs,通过电催化甲醇氧化反应活性优化掺杂量,并比较了掺杂的Pt/Ni-Co/CNTs与未掺杂的Pt/CNTs的电化学活性和稳定性。实验结果显示：Ni-Co最优掺杂量为30%,改性的Pt/Ni-Co/CNTs具有更高的电催化活性和更好的稳定性。文章对Pt/CNTs催化剂改性、降低甲醇燃料电池阳极催化剂的成本、改善催化剂中毒等问题有一定的指导作用。     

PtPd-WC/C催化剂上的析氢反应

在制氢工业中发展廉价有效的电催化剂是十分关键的.把Pd加入到Pt-WC/C纳米晶粒中制得PtPd-WC/C电催化剂,并且对该催化剂在酸性介质中的催化析氢性能进行了测试.结果显示PtPd-WC/C电催化剂比Pt-WC/C电催化剂的析氢活性有很大的提高,在过电位为100 mV时电流密度提高近200mA/cm2.另外,电解质浓度和温度对催化剂性能的影响也被进行研究.动力学研究表明PtPd-WC/C电催化剂在高浓度H2SO4溶液中的过电位更低.SEM、XRD和TEM对PtPd-WC/C电催化剂表征证明催化剂呈晶体状态和Pt、Pd、WC共存.     

电催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能

采用氨水调节的微波多元醇法合成了Pd/C和Pd2Pt/C催化剂,并使用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果显示,在微波合成的电催化剂中Pd和Pd2Pt纳米粒子具有均匀的粒径,并高度分散在XC-72纳米碳载体上,Pd和Pd2Pt纳米粒子的平均粒径分别为54 和49 nm. 电化学测试结果显示,甲酸在Pd/C催化剂上氧化的起始电位和峰电位大大低于Pt/C催化剂,这是由于甲酸在Pd/C和Pt/C催化剂上不同的氧化途径引起的.结果还显示,甲酸在Pd2Pt/C催化剂和Pd/C催化剂上氧化的起始电位相同,而且在024和080 V有两个分别对应于甲酸在Pd和Pt催化剂的氧化, 说明微波合成的Pd/C和Pd2Pt/C催化剂对甲酸的氧化具有良好的电催化性能.     

前驱体对Pt/C催化剂性能的影响

采用浸渍热还原法制备了以Pt(NH3)2(NO2)2和Pt(NH3)4C l2为前驱体的两种聚合物电解质燃料电池用Pt/C催化剂:Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2和Pt/C-Pt(NH3)4C l2.以HRSEM、XRD、循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)等方法研究了前驱体对催化剂的影响.结果表明,Pt/C-Pt(NH3)4C l2晶粒团聚,分布不均,电化学活性较低;而Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2晶粒细小,分布均匀,具有更高的电化学催化活性,是浸渍法制备Pt/C催化剂的有效前驱体材料.而且,Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2对CO氧化和O2还原的高活性主要来自于催化剂比表面积的提高,而对甲醇氧化活性的提高,表面存在更多的(110)晶面也是重要因素.     

甲酸阳极电氧化催化剂的研究

采用碳黑作为载体,水合肼为还原剂,利用化学还原沉积法制备了Pt/C、Pt-Sn/C系列催化剂.催化剂粉末的晶体结构用XRD技术进行了表征.通过循环伏安与电流-电位极化曲线的测量研究了甲酸在不同催化剂所制备的电极上的电催化氧化行为,同时研究了甲酸浓度和催化剂的配比对阳极性能的影响.实验表明,Pt-Sn/C电极的性能在高浓度的甲酸溶液中比较好;与Pt/C电极比较,Pt-Sn/C电极对甲酸的电化学氧化显示出高的活性;Pt-Sn/C催化剂的最佳配比为Pt 20%,Sn 6%.     

PtRu/C和PtNi/C催化剂合成及其对甲醇氧化的电催化性能

采用微波多元醇法合成PtRu/C和PtNi/C催化剂,利用透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果表明,在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7和3.0 nm,粒径均匀,并高度均匀地分散在碳载体上.电化学测试结果表明,与Pt/C催化剂相比,PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流,说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能.这是由于合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种,使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2,避免了催化剂的CO中毒.     

用于PEMFC的Pt/C阳极催化剂制备与性能研究

为了提高PEMFC的阳极催化剂活性，降低Pt载量，分别采用甲醛、甲酸钠、连二亚硫酸钠、水合肼4种还原剂通过化学还原沉积法制备Pt／C催化剂；向溶液中加入某种羧酸盐(RCOOM)作为吸附剂，制备Pt／C催化剂；利用粉末微电极的循环伏安研究和恒电位极化研究考核了上述催化剂对H2阳极氧化的催化活性的影响；通过XRD和TEM技术对催化剂的结构及微观形貌进行了分析。结果表明，甲醛作为还原剂得到的铂催化剂在碳载体上分布均匀，粒径较小，催化性能最好；加入适量吸附剂则使Pt颗粒的平均粒径减小到3．4nm，催化剂性能有明显改善。     

NiCo2O4/Ru复合催化剂的制备及锌空电池的应用

以六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）为镍源、六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）为钴源、尿素为沉淀剂,采用水热法制备NiCo₂O₄纳米棒,然后浸渍还原RuCl₃,得到了NiCo₂O₄/Ru复合催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试技术,对复合催化剂的物相、形貌进行了表征。通过线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学测试手段,对催化剂的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化性能进行了研究。将NiCo₂O₄/Ru复合催化剂作为正极组装锌空电池,使用蓝电电池测试仪评价了其开路电压、充放电性能和循环稳定性等指标。结果表明,NiCo₂O₄/Ru复合催化剂在电流密度为10.0 mA/cm²时,析氧过电位为420 mV,氧还原半波电位为0.77 V,且具有较高的ORR/OER双功能催化活性;由NiCo₂O₄/Ru复合催化剂组装的锌空电池开路电压为1.37 V,峰值功率密度为143 mW/cm²,且能稳定循环50 h。     

液相沉淀法制备的棒状α-MnO2研究

采用硫酸锰和高锰酸钾为原料,用液相沉淀法制备α-MnO2,经XRD、SEM、差热热重、循环伏安和恒流充放电测表征分析.结果表明,硫酸锰和高锰酸钾在80℃的条件下,反应4h,得到分散均匀、棒径约10 ～20 nm的α-MnO2粉体,在1 mol/L的Na2SO4电解液中扫描速度为75 mV/s,表现出较好的循环特性,300 mA/g恒流充放电,比电容为112.6 F/g,阻抗为0.75 Ω.     

Nanostructure and formation mechanism of Pt-WO<Subscript>3</Subscript>/C nanocatalyst by ethylene glycol method

Pt-WO3 nanoparticles uniformly dispersed on Vulcan XC-72R carbon black were prepared by an ethylene glycol method.The morphology,composition,nanostructure,electrochemical characteristics and electrocatalytic activity were characterized,and the formation mechanism was investigated.The average particle size was 2.3 nm,the same as that of Pt/C catalyst.The W/Pt atomic ratio was 1/20,much lower than the design of 1/3.The deposition of WO3·xH2O nanoparticles on Vulcan XC-72R carbon black was found to be very difficult by TEM.From XPS and XRD,the Pt nanoparticles were formed in the colloidal solution of Na2WO4,the EG insoluble Na2WO4 resulted in the decreased relative crystallinity and increased crystalline lattice constant compared with those of Pt/C catalyst and,subsequently,the higher specific electrocatalytic activity as determined by CV.The Pt-mass and Pt-electrochemically-active-specific-surface-area based anodic peak current densities for ethanol oxidation were 422.2 mA·mg-1Pt and 0.43 mA·cm-2Pt,1.2 and 1.1 times higher than those of Pt/C catalyst,respectively.     

Nitrogen and Sulfur Co-doped Porous Carbon Derived from ZIF-8 as Oxygen Reduction Reaction Catalyst for Microbial Fuel Cells

Nitrogen and sulfur co-doped porous nanocarbon (ZIF-C-N-S) catalyst was successfully synthesized derived from ZIF-8 and thiourea precursors.The electrochemical measurements indicate that the as-obtained ZIF-C-N-S catalyst exhibits higher electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline electrolyte and superior durability-longer than commercial Pt/C catalyst.The enhancment of electrocatalytic activity mainly be come from the open pore structure,large specific surface area as well as the synergistic effect resulted from the co-doping of N and S atoms.In addition,the ZIF-C-N-S catalyst is also used as the air cathode catalyst in the microbial fuel cell (MFC) device.The maximum power density and stable output voltage of ZIF-C-N-S based MFC are 1315 mW/m~(2 )and 0.48 V,respectively,which is better than that of Pt/C based MFC.     

中空Pd/C催化剂的合成及其对甲酸氧化电催化性能

为了提高Pd/C催化剂对甲酸电化学氧化的电催化性能和降低催化剂的成本,以XC-72碳为载体,通过金属置换反应制备中空结构的Pd/C催化剂,并用X-射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）和X-射线电子散射能谱（EDX）对催化剂微观形貌和结构进行表征.结果显示中空Pd纳米粒子的平均直径为27.3 nm, 电化学活性比表面积为116 m²/g,远远高于用硼氢化钾还原制备的实心Pd/C催化剂的.中空的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性显著高于实心Pd/C催化剂,同时中空Pd/C催化剂的催化活性稳定性也优于实心Pd/C催化剂.     

超支化铂纳米晶的制备及其电化学性能研究

在含有分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的水溶液体系中,L-抗坏血酸（L-ascorbic acid）还原氯铂酸（H2PtCl6·6H2O）制备出高度分散、超支化结构的铂纳米晶。通过TEM、XRD对试样的形貌与结构进行表征。并且采用循环伏安法对其电化学性能进行研究。结果表明：制备的铂纳米催化剂在酸性条件下的甲醇氧化催化性能是商业Pt/C催化剂的1.6倍,同时在0.6V,计时1 000s时的计时电流曲线表明其稳定性比商业Pt/C催化剂好。     

Magneli phase titanium sub-oxide conductive ceramic Ti_nO_(2n-1) as support for electrocatalyst toward oxygen reduction reaction with high activity and stability

Magneli phase titanium sub-oxide conductive ceramic Tin O2n-1 was used as the support for Pt due to its excellent resistance to electrochemical oxidation, and Pt/Tin O2n-1 composites were prepared by the impregnation-reduction method. The electrochemical stability of Tin O2n-1 was investigated and the results show almost no change in the redox region after oxidation for 20 h at 1.2 V(vs NHE) in 0.5 mol/L H2SO4 aqueous solution. The catalytic activity and stability of the Pt/Tin O2n-1 toward the oxygen reduction reaction(ORR) in 0.5 mol/L H2SO4 solution were investigated through the accelerated aging tests(AAT), and the morphology of the catalysts before and after the AAT was observed by transmission electron microscopy. At the potential of 0.55 V(vs SCE), the specific kinetic current density of the ORR on the Pt/Tin O2n-1 is about 1.5 times that of the Pt/C. The LSV curves for the Pt/C shift negatively obviously with the half-wave potential shifting about 0.02 V after 8000 cycles AAT, while no obvious change takes place for the LSV curves for the Pt/Tin O2n-1. The Pt particles supported on the carbon aggregate obviously, while the morphology of the Pt supported on Tin O2n-1 remains almost unchanged, which contributes to the electrochemical surface area loss of Pt/C being about 2times that of the Pt/Tin O2n-1. The superior catalytic stability of Pt/Tin O2n-1 toward the ORR could be attributed to the excellent stability of the Tin O2n-1 and the electronic interaction between the metals and the support.     

Fe改性MoNi/γ⁃Al2O3催化剂的制备与表征

以大孔纳米氧化铝为载体、铁为助剂,对以Mo、Ni为活性中心的加氢催化剂进行改性,采用二次纳米自组装方法分别制备Fe?Mo?Ni和Fe?Ni催化剂。结果表明,经Fe改性的MNF?70C与NF?70C催化剂均为双峰孔结构,较大最可几孔径分别为50.0、40.0 nm,较小最可几孔径均为5.5 nm左右。在络合剂和助剂Fe的作用下,MNF?70C催化剂中Fe与Mo、Ni在大孔氧化铝内外表面以金属键的形式形成大量纳米自组装体,分散更加均匀,具有更多适合加氢反应的孔道。同时,MNF?70C和NF?70C催化剂的孔径分布在6.0~60.0 nm的比例分别达到78.05%和72.80%,这说明结构型助剂Fe的加入改善了活性金属的分散性,从而有效改善催化剂的孔径分布。CO吸附、H₂?TPR、TEM和XPS的表征分析结果进一步表明,经Fe改性的催化剂对CO的吸附均以线式吸附,其还原温度较低,且均已纳米粒子的形式均匀分散,具有更多的催化活性中心,而Fe改性的MNF?70C催化剂活性中心较多,说明此类催化剂具有较好的加氢催化活性。由于Fe元素廉价,助剂的加入可提高加氢后油品的质量或者降低催化剂活性金属的用量,从而降低合成催化剂的成本,适合工业应用重油加氢催化剂的开发。