Pd/石墨烯-碳催化剂对甲醇氧化的电催化性能

以石墨烯纳米片(GNPs)-炭黑纳米级混合材料为载体,利用微波辅助合成法制备了Pd/GNPs-C电催化剂。采用TEM和XPS测试手段对其进行物相及微观结构表征。结果表明,炭黑颗粒附着于石墨烯纳米片表面或填充于石墨烯纳米片缝隙之间,Pd纳米粒子在混合载体上的分散性得到改善,平均粒径约为3.3nm。电化学测试结果表明,Pd/GNPsC催化剂电化学活性面积为38.7m2·g-1,分别为Pd/GNPs、Pd/C的2.87倍和1.68倍;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上的氧化电流密度峰值明显高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂的电流密度峰值;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上氧化起始电位为-0.546V,动力学性能得到改进;Pd/GNPs-C催化剂在测试过程中衰减比例为68.8%,稳定性高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂。Pd/GNPs-C催化剂对甲醇氧化具有较高的活性和稳定性。     

纳米TiO_2-沸石光催化降解含酚废水的研究

以钛酸四丁酯为前驱体,利用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体材料,再加入吸附剂沸石.通过纳米TiO2-沸石对含酚废水的光催化降解实验,研究了光催化剂TiO2的投加量、光催化剂TiO2和沸石的配比、降解时间对光催化性能的影响.结果表明:光催化剂TiO2和沸石的最佳配比为6∶1,催化剂TiO2用量为4 g/L时,紫外光照射3 h后,COD的去除率可达到59.1%以上.     

C3N4/AC结构对二氯乙烷催化热裂解性能的影响

采用等摩尔浸渍法,利用含相同物质的量氮的氰胺、硫脲、尿素作为前驱体,以活性炭为载体制备C3N4/AC催化剂。运用固定床反应器评价了C3N4/AC催化剂对1,2⁃二氯乙烷催化热裂解的反应性能,并采用SEM、XRD、BET、XPS、TGA表征了催化剂形貌、结构及表面组成等性质。结果表明,0.110 mol前驱体制备的催化剂初始活性和选择性都接近100%,但催化剂稳定性差异明显,以尿素为前躯体制备的C3N4/AC催化剂稳定性最高。然而,通过降低前驱体负载量合成的C3N4/AC催化剂结构与形貌及催化裂解性能均有差异。当负载量降到每10 g活性炭负载0.057 mol的氮时,以尿素为前躯体制备的C3N4/AC催化剂对1,2⁃二氯乙烷裂解催化活性较好、稳定性最高。不同前驱体合成的氮化碳形貌不同,硫脲、氰胺虽然可获得更多的氮化碳,但是所形成的氮化碳容易团聚从而影响了催化活性,尿素是用于该催化剂合成最优的前驱体。     

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.     

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。     

碳纳米管载碳化钨的制备及其对甲醇 氧化的电催化性能

以质量分数为10 %的偏钨酸铵溶液为前驱体,CH4 /H2 为还原碳化气氛, 采用表面修饰技术 和还原碳化技术制备了碳化钨/碳纳米管(WC/CN T)复合材料.通过XRD , SEM 等对WC/CN T 纳米复合材料进行表征, 结果显示WC/CN T 复合材料是由WC , W2C 和C 三相组成, 碳化钨均匀 地分散于碳纳米管外表面, 粒径约35 ～ 50 nm .用所制备的WC/CN T 粉末微电极, 考察了WC/ CN T 复合材料对甲醇的电氧化行为.结果表明, WC/CN T 复合材料对甲醇的电催化活性优于Pt 微电极和CN T , 在电催化过程中能保持良好的化学稳定性.     

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.     

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.     

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。     

Pd/Pt双金属胶体的制备

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,甲醇为还原剂,V(醇)∶V(水)=1∶1的混合溶液为溶剂,制备了铂、钯单金属胶体和钯/铂双金属胶体,并用透射电镜进行了表征。结果表明,所制得的钯胶体和铂胶体颗粒粒径分别为(3.11±0.83)nm和(3.41±0.46)nm。钯/铂双金属胶体平均粒径大小在2.5~3.5 nm之间,其粒径的标准偏差为0.6~0.9 nm。双金属胶体会形成以铂原子在中心聚集,而钯原子在表面富集的结构模型。     

PVP-Pt/Ru胶体催化氢化对氯硝基苯的性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,乙醇为还原剂(醇/水体积比为9∶1)制备了PVP-Pt/Ru双金属胶体,并用TEM进行了表征。以PVP-Pt/Ru双金属胶体为催化剂进行了对氯硝基苯(p-CNB)的催化氢化反应。探讨不同铂钌比以及加入不同金属离子后对其催化反应的影响。结果表明,PVP-Pt/Ru双金属胶体催化活性比PVP-Ru的高,比PVP-Pt胶体稍低,对氯苯胺的(p-CAN)选择性有明显的提高,达到99.8%,催化剂的活性随着胶体中钌含量的增加而降低而选择性增加;Sn2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰作用较好,催化剂的活性由0.067s-1(根据氢气消耗计算的反应速率)提高到0.205s-1,选择性由92.1%提高到99.8%。     

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．     

PVP-Pt/Ru胶体催化氢化邻氯硝基苯和间氯硝基苯

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,乙醇为还原剂(醇/水体积比为9∶1)制备了PVP-Pt/Ru双金属胶体,并用透射电镜进行了表征。以PVP-Pt/Ru双金属胶体为催化剂进行了邻氯硝基苯(o-CNB)和间氯硝基苯(m-CNB)的催化氢化反应。探讨铂钌物质的量比以及加入不同金属离子后对其催化效果的影响。结果表明,PVP-Pt/Ru催化剂的活性随着胶体中铂含量的降低而降低,而选择性增加;以m-CNB为底物时,Co2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰作用较好,催化剂的活性由0.098mol.s-1提高到0.123mol.s-1,对间氯苯胺的选择性由84.0%提高到92.4%;以o-CNB为底物时,Sn2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰效果较好,催化剂的活性由0.059mol.s-1提高到0.112mol.s-1,对邻氯苯胺的选择性由93.1%提高到100.0%。     

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.     

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.     

柠檬酸根辅助电沉积制备铂纳米粒子及其制备条件的优化

以氧化铟锡（ITO）透明导电玻璃为基体,在柠檬酸根存在下,采用恒电位电化学沉积法制备铂纳米粒子,并通过改变施加电位、柠檬酸钠浓度、前驱体浓度和电解质浓度来优化铂纳米粒子的制备条件.利用X射线衍射（XRD）表征在ITO表面沉积的Pt颗粒的晶相结构,并运用循环伏安法（CV）测定Pt/ITO电极在酸性介质中的电催化氧化性能.实验结果表明,在施加电位为-0.3V、H2PtCl6浓度为0.8mmol/L、柠檬酸钠浓度为20mmol/L和电解质HClO4浓度为0.1mol/L的条件下,制备出的铂纳米粒子的电催化性能较好.