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H_2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。     

添加WC对质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂性能影响研究

研究了WC的加入对含Pt质子交换膜燃料电池催化剂性能的影响.采用还原煅烧方法制备得到WC,将其与vulcan XC-72碳粉混合,利用原位还原法在混合物表面担载Pt粒子得到新型载体催化剂,利用循环伏安等作为表征手段,将加入前后的催化性能及抗氧化能力等进行比较.结果显示,随着WC的加入,催化剂在酸性介质中对氢的催化性能未发生明显改变;催化剂的整体抗氧化能力大幅度提高.     

DMFC阳极催化剂的制备与性能影响因素研究

采用化学还原法制备了Pt-Ru/C催化剂,比较了在惰性气氛中还原和在空气中还原、升温后加入还原剂和加入还原剂后升温以及热处理温度对催化剂性能的影响;利用粉末微电极的动电位扫描和恒电位极化研究了上述催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响;通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析;结果表明:在惰性气氛保护下制备的催化剂性能优于在空气中还原制备的催化剂,Pt-Ru颗粒在碳载体上分布均匀,粒径较小,为4.5 nm.还原剂加入先后顺序不同影响催化剂的催化性能,在溶液升温后加入还原剂所制备的催化剂性能好于0℃加入还原剂再逐渐升温到还原温度所制备的催化剂.催化剂的热处理能够提高Pt-Ru金属的合金化程度,改变催化剂的结构,使Pt-Ru相互间分散的更加均匀,改善催化剂的稳定性,提高催化剂的使用寿命.     

甲烷制备高纯度氢气的实验研究

对甲烷制备可供质子交换膜燃料电池(PEMFC)用的高纯度氢气进行了实验研究，得出了不同蒸汽／碳比值时甲烷的转化率、不同过量空气系数对制备气体成分的影响、不同压差时氢气在选择性膜中的渗透率以及不同系统压力对氢气反应焓的影响规律．研究结果表明，在蒸汽与甲烷中的碳比例一定时，蒸汽重整反应器内的反应速率和它出口处CO的浓度，随甲烷的流量的增加而提高．提高甲烷蒸汽重整系统的工作温度和压力，可以提高甲烷的转化率，在S／C比值不变的情况下，仅提高温度可提高甲烷的转化率约10％；而将工作压力由0．1MPa提高到0．6MPa，甲烷的转化率提高约21％．甲烷的理论转化率为84．6％，本文实验研究中的最大实际转化率为78．03％，实验研究系统的系统完善度为92．23％，说明该系统还有待完善之处，还可以进一步提高甲烷的转化率．增大PEMFC中选择性膜两侧的压差或提高氢气的纯度，均利于提高氢气混合物的渗透率．该研究为制备符合PEMFC使用条件的氢气提供了可靠依据，同时为综合利用煤层气提供了新的途径。     

DMFC阳极催化剂的性能影响因素研究

为提高DMFC阳极催化剂的催化活性,采用化学还原法制备了Pt-Ru/C催化剂,考查了还原剂浓度、还原溶液pH值及还原温度对催化剂性能的影响;利用粉末微电极测试循环伏安曲线和稳态极化曲线,考核了上述催化剂在0.5 mol/L CH3OH和0.5 mol/L H2SO4混合溶液中,对甲醇阳极催化氧化活性的影响.XRD和TEM分析表明:还原溶液pH为8,80℃还原时,制备的催化剂性能好于其他工艺制备的催化剂;Pt-Ru合金催化剂颗粒在碳载体上分散均匀,粒径较小,平均为4 nm左右.还原剂浓度对催化剂性能有一定影响,还原剂浓度不宜过大.     

Fe-Co-N-C氧还原催化剂的制备及性能

为了提高氮掺杂碳(N-C)材料的氧还原性能,采用后吸附法基于可在高温炭化过程中形成富缺陷碳材料及均匀分散的高活性M-N_x位点的沸石咪唑酯骨架-8衍生制备了Fe-Co-N-C催化剂。电化学测试结果表明采用150 mg Co-N-C催化剂吸附0.07 mmol Fe制备的Fe-Co-N-C催化剂在0.1 mol/L HClO₄中具有较高的半波电位(0.843 V vs. RHE)和较低的过氧化氢产率(<4%)。物性表征结果表明Fe-Co-N-C催化剂的优异氧还原活性可归因于其双金属活性位点(Fe/Co-N_x)、丰富的微/介孔结构、较高的石墨化程度以及Fe/Fe₃C和Fe-N_x的共同作用。     

一种质子交换膜燃料电池非铂电催化剂的研究

研究了酞菁铁FePc/C用于质子交换膜燃料电池催化剂的制备和性能,研究表明FePc/C是一种性能优异的催化剂.     

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.     

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。     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtRu/SWCNTs的制备表征及其活性评价

以单壁碳钠米管(SWCNTs)为载体,采用液相化学还原法制备了不同反应温度下的PtRu/SWCNTs(Pt和Ru的质量分数分别为20%和10%)甲醇阳极催化剂.通过X射线衍射(XRD)和数学模型考察和计算了PtRu/SWCNTs催化剂的粒径、晶格参数和表面积.利用循环伏安法对PtRu/SWCNTs(60℃)催化剂的电化学行为和活性进行了评价,并分别与商品PtRu/C(JM)和自制的PtRu/C(60℃)与PtRu/MWCNTs(60℃)催化剂进行了比较.结果表明,反应温度为60℃时,PtRu/SWCNTs催化剂具有较小的粒径和较大的表面积.在相同温度下,PtRu/SWC-NTs(60℃)催化剂比PtRu/C(JM)催化剂具有更低的峰值氧化电位,因而具有较好的甲醇氧化活性.     

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.     

固相反应制备Pt/C催化剂及其对甲醇的电催化氧化

运用固相反应方法制备得Pt质量分数为20％的Pt/C催化剂,并通过X射线衍射、透射电镜和电化学分析方法比较了制得的催化剂与E-TEK公司Pt／C催化剂、传统液相反应方法制得的Pt/C催化剂间的性能差别．结果表明：运用固相反应方法和传统液相化学反应方法制得的Pt/C催化剂中,Pt粒子的平均粒径分别为3．8nm和8．5nm;并且,利用固相反应方法制得的Pt/C催化剂拥有较高的电化学活性面积,其对甲醇的电催化氧化活性和稳定性与E-TEK公司的Pt／C催化剂相当．远远优于传统的液相反应方法制得的Pt／C催化剂．     

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.     

添加稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂的制备方法

以共沉淀法制备的氧化锡和氧化铈混合物为载体,负载Pt,得到含稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂。考察了该催化剂对CO氧化的催化活性,并与以氧化锡为载体、用浸渍法制备得含稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂进行了比较。实验结果表明:两者对于CO的催化氧化活性基本相同。还进一步考察了该催化剂中晶格氧的作用。     

Thermal behaviors of deactivation catalysts for synthesizing 2, 3, 5-trimethylhydroquinone

The thermal behaviors of the deposits on supported noble metal catalysts for synthesizing 2, 3, 5-trimethylhydroquinone by DSC were studied. The results show that the supported Pd catalysts have two exothermic peaks at around 312 ℃ and 435 ℃ in the DSC thermograms, respectively, while the supported Pt catalysts have one exothermic peak at approximately 345 ℃. Therefore, it is supposed that the adsorptive states of deposits on supported Pt catalysts and supported Pd catalysts are different, which may be one reason leading to the stability difference between supported Pt catalysts and supported Pd catalysts.     

Thermal behaviors of deactivation catalysts for synthesizing 2, 3, 5-trimethylhydroquinone

The thermal behaviors of the deposits on supported noble metal catalysts for synthesizing 2, 3, 5-trimethylhydroquinone by DSC were studied. The results show that the supported Pd catalysts have two exothermic peaks at around 312 °C and 435 °C in the DSC thermograms, respectively, while the supported Pt catalysts have one exothermic peak at approximately 345 °C. Therefore, it is supposed that the adsorptive states of deposits on supported Pt catalysts and supported Pd catalysts are different, which may be one reason leading to the stability difference between supported Pt catalysts and supported Pd catalysts.     

一种新型铂/金纳米材料管状电极的制备及其用于H_2O_2传感器的电化学研究

以φ50μm的银丝为模板,利用恒电位电化学沉积方法制备了一种新型的纳米铂/金管状电极,利用纳米金和铂对过氧化氢的催化氧化,制备无酶过氧化氢传感器。应用场发射扫描电镜(SEM)和X射线能谱(XPS)对其形貌进行了表征,并对制备条件进行了优化。利用微分脉冲伏安法(DPV)对过氧化氢浓度进行了检测,在2.0×10-6～2.0×10-5 mol.L-1范围内氧化峰电流与过氧化氢浓度成线性关系,线性回归方程为I(μA)=1.262 1c(mol.L-1)+8.160 5(n=6,r=0.995),信噪比为3σ时,检测限为9.04×10-7 mol.L-1。