氮掺杂中空石墨烯球负载Pt催化剂的制备及其电化学性能

以模板牺牲法合成的氮掺杂中空石墨烯球(Nitrogen-doped hollow graphene spheres, NHGSs)为基体,通过硼氢化钠还原前驱体氯铂酸,在NHGSs上负载Pt纳米颗粒,获得NHGSs/Pt催化剂;采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱分析仪、N₂吸/脱附仪、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体发射光谱仪对NHGSs及NHGSs/Pt进行形貌和结构表征,并测试其在酸性和碱性电解液中的电化学性能。结果表明：NHGSs和NHGSs/Pt具有超大的比表面积以及明显的介孔结构,有利于电荷转移并提高相应的电化学性能;在碱性电解液中,在NHGSs上负载质量分数9.72%Pt的NHGSs/Pt-2催化剂的ORR的起始电位为1.0805 V、半波电位为0.8075 V;在酸性电解液中,NHGSs/Pt-2催化剂的HER的过电位为53.5 mV;在Pt实际负载量只有9.72%的情况下,NHGSs/Pt催化剂的性能就能达到甚至超过质量分数20%商用材料Pt/C的性能。该研究为提升电极材料的催化活性、降低贵金属用量提供了新的思路。     

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。     

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。     

Shewanella oneidensis MR-1 生物法绿色合成 Au/CdS/rGO 和光催化性能研究

本论文以氯金酸作为前驱体,用环境广泛存在的革兰氏阴性菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)生物法原位还原制备了Au/CdS/rGO纳米复合材料.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对制备的纳米复合材料进行表征,结果表明Au/CdS/rGO纳米复合材料被成功合成;XRD图谱显示出有Au、CdS和rGO的特征峰;TEM图谱显示纳米颗粒粒径10-20 nm,并且较好地分散在rGO上.Au/CdS/rGO纳米复合材料的光催化性能研究以亚甲基蓝溶液(40 mg/L)作为模拟污染源进行光降解,催化剂的用量为50 mg,在模拟太阳光光照情况下,70 min纳米复合材料的降解率可达98.86％,优于单纯的CdS和rGO材料,并且循环三次以后降解率为78.42％.本实验微生物参与一步合成纳米复合材料的方法使得在不引入化学还原剂的情况下制备高效纳米复合催化剂成为可能,为生物法合成多种性能的功能纳米复合材料,同时减少生态环境污染提供了借鉴.     

表面修饰铂的铜纳米颗粒的制备及催化性能

为探索表面修饰铂的铜纳米颗粒的催化性能,分别以硫酸铜、氯铂酸为前驱物、硼氢化钾为还原剂制备了溶剂稳定的铜和铂纳米颗粒;并以铜纳米颗粒为种子、将氯铂酸溶解其中,在以硼氢化钾为还原剂的基础上制备了表面修饰了铂的铜纳米颗粒。所制备的三种纳米颗粒均为球形,粒径分别为1.7 nm、2.1 nm、2.4 nm.在30℃、1.01×105Pa的条件下,所制备的表面修饰了铂的铜纳米颗粒在环己烯的催化加氢反应中具有比铂纳米颗粒和铜纳米颗粒更高的催化活性。     

Pt/石墨烯燃料电池催化剂的制备、表征及性能

采用冷冻干燥-蒸汽还原法成功合成了负载Pt纳米粒子的石墨烯燃料电池催化剂。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对Pt/石墨烯催化剂的表面形貌及物相组成进行了表征分析。用循环伏安法(CV)研究了Pt/石墨烯催化剂对酸性条件下甲醇的电催化氧化活性。结果表明,通过冷冻干燥后水合肼蒸汽还原的Pt/石墨烯催化剂样品,Pt颗粒粒径在20～40nm,均匀负载于石墨烯的片层结构上。当Pt负载量为10%时,催化活性最高。     

铝柱撑蒙脱石负载Au和Pt催化剂的结构特点及其催化氧化CO性质

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-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.     

超临界沉积制备葡萄糖加氢钌碳催化剂的研究

以氯化钌为活性前驱体、活性碳为载体,采用CO2超临界沉积技术制备了负载钌/碳催化剂,以葡萄糖催化加氢反应表征了催化剂的活性,研究了助溶剂种类、助溶剂用量、超临界压力对催化剂活性的影响,并用SEM对催化剂表面的形貌及负载钌的分布情况进行了表征.结果表明:CO2超临界沉积技术可有效提高负载钌碳催化剂的活性,在试验范围内,当助溶剂为甲醇、用量为2 mL、超临界CO2压力为12.0 MPa时制得催化剂的活性最佳,其活性是水浸渍方法制得样品的1.48倍.SEM结果表明钌在活性碳表面均匀分布.     

氧化亚铜模板法制备中空结构的Pt/Cu合金及其电催化性能研究

以Cu2O为模板,以葡萄糖为还原剂,氯铂酸为Pt前驱体,水热法制备中空结构Pt/Cu2O,然后用盐酸移除模板制备了中空结构的Pt/Cu合金。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜对所得样品进行表征。同时研究铂前驱体以及还原剂用量对产物形貌及性能的影响,并探讨了产物形成机理。与商业铂黑相比,所制备的Pt/Cu合金具有特殊的结构以及更多的活性点位,在甲醇催化氧化中具有更好的催化活性,其质量活性是商业铂黑的1.1倍。     

Pd-Pt NCNs电催化剂的制备及其甲醇氧化性能

为了提高直接甲醇燃料电池(DMFC)中电催化剂的催化活性和稳定性,以聚乙烯醇(PVA)作为还原剂和分散剂,采用水热法一步合成Pd-Pt NCNs电催化剂。通过调节溶液的pH值和Pd/Pt摩尔比制备出不同颗粒尺寸的Pd-Pt NCNs电催化剂;通过XRD、TEM、XPS手段对其形貌与结构进行了表征;通过循环伏安(CV)、计时电流(CA)测试方法研究不同pH值及Pd、Pt不同摩尔比下所制备的Pd-Pt NCNs电催化剂对甲醇催化氧化性能的影响。结果表明:随着溶液pH值的逐渐降低,所合成的Pd-Pt合金纳米颗粒尺寸逐渐减小,催化剂的甲醇氧化性能也随之提高;当溶液pH值为6、Pd/Pt摩尔比为4.4时,所制备的Pd_(4.4)Pt_1NCNs-1催化剂颗粒均匀分散在PVA载体上,平均尺寸约为5.6 nm,在碱性氢氧化钾溶液中表现出优异的甲醇氧化催化活性和稳定性,对甲醇的氧化峰值电流密度达到482.14 A/g,是20%商业Pt/C(189.6 A/g)的2.5倍。     

CdS纳米线的溶剂热合成及其光催化产氢性能

采用乙二胺溶剂热法制备了CdS纳米线(NWs),探究了乙二胺用量及晶化条件对CdS NWs的组成、结构、形貌、比表面积、光吸收性能、电化学性能和光解水产氢性能的影响．结果表明,优化条件下制得的CdS NWs长径比可达550、径向直径约50 nm且分散良好．在可见光驱动的光催化分解水产氢实验中,CdS NWs的产氢速率可达316μmol·g^-1·h^-1,与不加乙二胺的硫化镉相比提高了3.0倍．在产氢循环实验中,反应进行到第4个循环时的产氢速率约为初始值的81%,具有良好的稳定性,这为一维CdS NWs在光催化分解水制氢中的进一步改性提供了基础．     

Pt/TiO2纳米管水热还原制备及其光催化性能研究

将商业P25 TiO2纳米粒子经传统水热法制备出钛酸纳米管(HTiNTs),再经水热还原法在其表面沉积Pt,经高温煅烧制备出Pt负载锐钛矿型TiO2纳米管(Pt/TiNTs).采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)及透射电镜(TEM)、能谱(EDS)对其进行表征,并用气相色谱(GC)研究不同Pt担载量的TiO2纳米管对乙酸溶液的光催化分解效果.结果表明:所制备的Pt/TiNTs为锐钛矿型Ti()2,与P25 TiO2相比,Pt/TiNTs对乙酸的光催化分解效果显著提高.     

P掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备掺杂P的纳米TiO2光催化剂,将焙烧温度、焙烧时间、冰醋酸与钛酸四丁酯物质的量比、P/Ti物质的量比、加水量和乙醇用量等因素作为实验考察条件,分别在紫外光和可见光条件下,研究P掺杂TiO2制备条件对其光催化降解有机污染物性能的影响。以难生化降解的亚甲基蓝为目标降解物,通过其降解前后浓度的变化考察改性光催化剂的光催化活性。结果表明,适量P的掺杂能够有效促进TiO2纳米粒子的光催化活性。利用溶胶-凝胶法制得的光催化剂,最佳催化剂制备条件为:P掺杂的摩尔分数为6%,600℃焙烧120min,冰醋酸与钛酸四丁酯物质的量比为3∶1,加水体积80mL,乙醇体积60mL,此条件下亚甲基蓝可见光降解率为88.0%。     

燃烧法制备铁酸镍复合氧化物及光催化研究

抗坏血酸为燃烧剂,燃烧法制备铁酸镍复合氧化物。XRD表征分析确定硝酸铁和硝酸镍的最佳物质 的量比,紫外-可见光谱仪分析得到铁酸镍复合氧化物的吸光性能,电镜分析出复合物的形貌。以亚甲基蓝(0.01 g/L,100mL)为降解目标,铁酸镍复合氧化物为催化剂,双氧水为氧化剂进行复合物的光催化研究。结果表明,催化 剂用量、酸度、双氧水用量、光催化时间等条件对光催化都有着重要影响。光催化最佳实验条件为催化剂质量 20mg、pH=6、双氧水体积为6mL。实验结果表明,硝酸镍、硝酸铁和抗坏血酸物质的量比为1∶2∶1时,复合氧化 物在紫外和可见光下均有光催化效果;硝酸镍、硝酸铁和抗坏血酸物质的量比为2∶1∶1和1∶3∶1时,复合氧化物 在紫外光下有光催化效果。     

Pt负载Li2Co2O4的合成及其析氧性能研究

氢气作为清洁燃料在未来的能源版图中将发挥重要作用。电解水制氢反应只生成氢气和氧气,具有成本低、效率高、环境友好、安全性好等优点,而析氧反应是电解水制氢中的一个关键控速反应步骤。介绍了一种简单的Pt负载Li₂Co₂O₄合成方法,并对其析氧性能进行了表征。调控不同的Pt负载量（质量分数）,比较对电催化性能的影响,最后得到Pt负载量5%为最优负载量。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对材料的结构进行表征,结果表明,得到了一种在保持催化剂的活性与耐久性的同时能够减少Pt消耗的高效催化剂。     

Syntheses and Evaluations of CdS with Various Morphologies for Photocatalytically Reducing CO_2

A series of CdS with various shapes of microsphere, flower-like and leaf-like were templatefreely synthesized by a hydrothermal method. Powder X-ray diffraction(XRD), Brunauer-Emmett-Teller(BET), scanning electron microscopy(SEM) and UV-vis absorption spectroscopy(UV-vis) were applied to characterize the morphology, optical and other physical properties of the as-prepared CdS. An optical spectrum analyzer was used to measure the wavelength of the illuminant on the slurry in the activity evaluations of photocatalytic reduction of CO_2 over CdS. Both sources of cadmium and sulfur had great impact on the CdS morphology as can be seen in the SEM images. By means of a series of activity evaluations, the microspheric CdS made from cadmium nitrate and thioacetamide showed better photocatalytic activity for the reduction of CO_2 to methyl formate(MF) in methanol than the flower-like and leaf-like CdS catalysts.     

n型半导体CdS催化剂的合成及其光催化性能研究

硫化镉半导体具有合适的能带位置,强可见光吸收,可作为光催化反应中的催化剂,以氯化铬、铜试剂为原料,进一步与乙二胺采用水热法合成．光照条件下(λ>420 nm),产氢性能为57.38μmol·g^-1h^-1,并通过循环实验测试表现出优异的稳定性．对硫化镉催化剂测试了其XRD、SEM、XPS、固体紫外以及BET表征,实验结果显示,硫化镉的结构为六方晶体结构,其形貌为分布均匀的一维纳米结构,禁带宽度为2.28 e V,比表面积与孔隙率大．因此,硫化镉可应用于光催化产氢实验．     

Syntheses and evaluations of CdS with various morphologies for photocatalytically reducing CO<Subscript>2</Subscript>

A series of CdS with various shapes of microsphere, flower-like and leaf-like were templatefreely synthesized by a hydrothermal method. Powder X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), scanning electron microscopy (SEM) and UV-vis absorption spectroscopy (UV-vis) were applied to characterize the morphology, optical and other physical properties of the as-prepared CdS. An optical spectrum analyzer was used to measure the wavelength of the illuminant on the slurry in the activity evaluations of photocatalytic reduction of CO₂ over CdS. Both sources of cadmium and sulfur had great impact on the CdS morphology as can be seen in the SEM images. By means of a series of activity evaluations, the microspheric CdS made from cadmium nitrate and thioacetamide showed better photocatalytic activity for the reduction of CO₂ to methyl formate (MF) in methanol than the flower-like and leaf-like CdS catalysts.     

光催化氧化脱硫催化剂研究进展

近年来,光催化氧化脱硫在清洁燃料生产领域受到了广泛关注,光催化氧化脱硫催化剂的开发也成为热点研究课题。对纯相、掺杂型、负载型和异质结型光催化氧化脱硫催化剂的制备方法、结构、性质特点以及催化脱硫性能进行综述。由于纯相催化剂的光响应范围比较窄,掺杂型、负载型和异质结型催化剂通过降低催化剂的禁带宽度可以扩大光波响应范围。指出负载型催化剂不但可以扩大光波响应范围,还可以具有更高的比表面积,从而进一步提高催化剂的活性。因此,低成本载体的研究和光催化氧化脱硫催化剂再生性能的研究是未来的重要研究方向。