钌基析氢电催化剂的研究进展

能源消耗持续增长以及化石燃料燃烧带来的能源安全与环保问题日益突出,开发安全、清洁、高效的新能源是人类可持续发展的重要课题。氢气具有能量密度高、无污染、资源丰富的优点,被视为最具发展潜力的石油与天然气的替代清洁能源。制氢最常用的方法是电解水,为实现高效制氢,通常需要添加催化剂（钌及钌基材料）提高析氢效果。本文详细介绍了铂（Pt）族元素中最便宜的金属元素钌（Ru）和钌基材料作为高效电催化剂的制备方法,阐明了析氢促进机理以及析氢效果,并提出了钌基析氢电催化剂的未来发展方向。     

钌基催化剂用于直接法合成气制低碳烯烃反应

以γ-Al₂O₃为载体,通过等体积浸渍法制备钌基催化剂,用其进行催化CO加氢,研究制低碳烯烃反应中钌基催化剂的催化性能,考察催化剂的焙烧温度、工艺条件及碱金属助剂Na对钌基催化剂CO加氢反应的影响。结果发现,焙烧温度400 ℃制备的钌基催化剂具有最大的比表面积,在反应温度220 ℃、反应压力1.0 MPa和空速1 500 mL·(h·g)^-1条件下,可以保证较高的CO转化率及低碳烯烃选择性。碱金属助剂Na提高了催化剂催化活性,Na质量分数为4%6%时,钌基催化剂表现出最佳的CO转化率及低碳烯烃选择性。     

新型双金属催化剂氢化丁腈橡胶表观活化能的测定

采用了一种新型铑钌双金属加氢催化剂及自行设计的微机自动化质量流量计测量系统,研究了丁腈橡胶(NBR)的加氢动力学行为,结果表明,NBR加氢反应在110～160℃的表观活化能为54．9kJ／mol。     

Ru_(0.1)Mn_(0.9)O_x的制备与电化学赝电容特性研究

结合氧化钌理想的电化学赝电容特性和二氧化锰资源广泛、对环境友好的优势,采用氧化共沉淀法制备出Ru0.1Mn0.9Ox新型电化学电容器复合电极材料,通过循环伏安(CV)、计时电位(Chronopotentiometry)、交流阻抗(AC impedance)、热重-差热(TG/DSC)以及X射线衍射(XRD)等实验研究了电极材料的电化学赝电容性、阻抗特征、晶形结构及热处理温度对材料的晶形和赝电容的影响.结果表明:当热处理温度低于180 ℃时,可制备出稳定、非晶态的Ru0.1Mn0.9Ox;当温度为350 ℃时,复合材料中的无定形二氧化锰已转变为α-MnO2,掺杂的氧化钌晶形不变.与纯MnO2相比,Ru0.1Mn0.9Ox复合电极材料具有较低的极化内阻、较高的比电容、良好的电化学可逆性和显著的电化学赝电容特征.     

稀土Nd掺杂Ti/RuO2-Co3O4电极电催化性能研究

采用热分解法在400℃下制备了稀土Nd改性Ti/RuO2-Co3O4氧化物阳极,对稀土Nd掺杂量进行优化。利用SEM、EDX及XRD等分析方法对电极表面形貌、组成及结构进行了表征,通过开路电压、循环伏安、极化曲线及强化电解寿命等电化学方法研究了电极的析氧催化活性及稳定性。结果表明:稀土Nd掺杂使表面层晶粒细化,晶型饱满,且促进活性组分RuO2向电极表面富集,增加电极催化活性中心;掺杂量为20:1时,电极析氧性能最佳,伏安电荷容量高达686mC/cm2,反应活化能低至16.76kJ/mol,掺入稀土Nd后电极基体与涂层的结合力增强,电极强化电解寿命高达158h。     

从失效催化剂中回收钌的研究进展

总结了从失效催化剂中回收钌的多种方法和工艺,重点介绍了常用的熔融氧化蒸馏法。熔融氧化蒸馏法由于工艺繁杂、步骤冗长、对设备要求高等缺点,近年来不同学者和行业专家先后提出了还原沉淀法、直接氧化法和活泼金属置换法等方法,但尚未有工业化应用的报道。简化工艺流程、提高钌的回收率是目前钌回收研究工作并实现其工业化生产的重点和难点。     

Ru-Co-Ce复合氧化物阳极制备及析氧性能研究

采用溶胶-凝胶法制备RuO2-Co3O4-CeO2(Ru-Co-Ce)复合氧化物电极,对制备电极的热处理温度和稀土CeO2含量进行了优化.利用SEM、XRD分析方法对电极表面形貌进行表征,通过开路电压(Eoc)、循环伏安(CV)及阳极极化曲线等手段研究电极在1.0 mol·L-1 KOH溶液中的析氧催化活性.结果表明,制备温度对电极表面形貌有很大影响(优选400℃),复合氧化物电极中适量稀土CeO2可增强电极表面致密性,使RuO2晶相衍射峰减弱,峰形宽化,提高电极活性表面积,促进活性组分RuⅢ/RuⅣ的转化,使析氧过电位降低60 mV,从而提高电极析氧反应的活性,Ce最佳比例为0.4(摩尔分数).     

混合电容器多孔氧化钌阴极涂层的制备与表征

采用电沉积方法制备了混合电容器钽基多孔氧化钌阴极涂层材料,探讨了电沉积过程中电沉积液的pH值随电沉积时间的变化关系,研究了电沉积时间对氧化钌沉积质量的影响.用X射线衍射和扫描电镜分别表征了热处理前后的涂层结构及涂层的多孔形貌,用循环伏安法测量了涂层的电容,并研究了热处理温度对电容量大小及其稳定性的影响.结果表明:电沉积的氧化钌为非晶态,涂层为纳米多孔结构;热处理有利于涂层孔隙结构及大小的均匀性,不同温度的热处理使涂层具有不同的电容,经热处理后涂层的电容稳定;经100℃热处理1 h后的多孔氧化钌涂层具有最大的比电容.     

中国科学院成功研制出氧化钛“光开关”材料

采用循环伏安电沉积技术在钛基上获得水合氧化钌(RuOx·nH2O),其比容量为105F/g。通过电化学测试(循环伏安、恒电流充放电)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等方法研究了沉积物的电化学性质、物相及组成。结果表明:电沉积法获得的水合氧化钌呈非晶态结构,它由多氧化态钌混合羟基氧化物组成。在1.0mol·L-1H2SO4溶液中,该氧化物呈准电容特征,有较高电化学可逆性,可用作电化学电容器电极材料。     

不锈钢基厚膜PTC热敏电阻浆料的制备与性能研究

以二氧化钌和氧化铜的混合物为功能相制备出不锈钢基厚膜PTC热敏电阻浆料.研究了功能相与玻璃相的配比、功能相的粒度对厚膜电阻方阻及电阻温度系数(TCR)的影响规律.结果表明:固定浆料中玻璃相的成分与含量(30wt%),控制功能相中RuO2的比例(45.4wt%～88.9wt%)或功能相的粒度(0.30～1.0μm),可制得具有不同方阻(1.5～12.8Ω/□)和TCR(2100～2900×10-6/℃)的厚膜PTC热敏电阻.