核壳型Co-Pt纳米粒子的氧还原电催化性能

采用两步化学还原法制备不同壳层厚度的核壳型Co-Pt纳米粒子。采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电镜(TEM)技术表征催化剂的结构和组成,用旋转圆盘电极动电位扫描法测试其对氧还原反应的催化性能。结果表明:核壳型Co-Pt纳米粒子直径约30 nm;相对于Pt/C,Co-Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,催化剂随着Pt壳层厚度的增加氧还原活性增大,抗甲醇能力逐渐降低。随着甲醇浓度的增加,氧还原起始过电位增大,峰电流密度减小。     

核壳型Ni-Pt纳米微粒的氧还原电催化性能

应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳米粒子,外直径平均值约30 nm,Ni核直径约17 nm,Pt壳层厚度约8 nm;核壳Ni-Pt/C相对Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,电催化氧还原活性和抗甲醇能力随Pt壳层厚度改变有明显变化,变化的规律呈火山形,核壳Ni-Pt/C催化性能随Pt壳层厚度改变的机理符合"d电子调变效应"机理。     

碱性介质中Co掺杂的Pt/C电催化氧还原的性能

采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-Co/C阴极电催化剂,并用X射线衍射、X射线能谱和透射电镜技术对催化剂进行了表征.结果表明,制备的Pt-Co合金颗粒分布均匀,粒径为2～6 nm,其组成与前驱体中相应金属的原子数比基本吻合.用电位线性伏安扫描法测试电化学活性及抗甲醇性.结果显示,随着碱性的增加,氧还原起始电位降低,峰电流减小,催化活性降低;相同碱性电解液中不同原子数比例的Pt-Co/C催化剂活性以Pt80Co20/C的活性最佳,其催化活性和抗甲醇性比Pt/C有显著提高,在0.1 mol/L KOH溶液中其峰电流密度达到95 mA/mg.     

羰基簇合物途径制备的碳载Pt-Co催化剂阴极抗甲醇性能

通过Pt和Co羰基簇合物途径制备了碳载Pt—Co(Pt-Co／C)复合催化剂．其金属粒子的平均粒径小．相对结晶度很低．与商业化的E-TEK Pt／C催化剂相比,该催化剂具有较好的抗甲醇性能和电催化氧还原活性．     

不同还原法制备的Pt-Co/C催化剂电催化还原性能

为寻求一种较好的Pt-Co/C纳米合金催化剂合成方法,运用浸渍还原法制备两种Pt-Co/C催化剂,运用循环伏安和线性扫描的方法测试它们在H₂SO₄溶液中有无CH₃OH时,对O₂的电催化还原情况及抗甲醇性能,同时与商用Pt/C催化剂进行还原性能比较。结果表明：与商用Pt/C催化剂电极相比,Pt-Co/C (1)催化剂电极对O₂的电催化还原效果较好。80℃时制备的Pt∶Co＝3∶1的Pt-Co/C催化剂电极对O₂的电催化还原效果最佳。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)观察表明,Pt-Co/C (1)催化剂粒径小且分散均匀。采用浸渍还原法,以硼氢化钠为还原剂制得的Pt-Co/C (1)催化剂对O₂的电催化还原性能较好,同时具有较好的抗甲醇氧化能力。     

Pt/SixTiyOz/C复合电催化剂的制备及其对氧还原反应的催化作用研究

首次以正硅酸乙酯和钛酸丁酯处理XC-72R炭黑获得一种复合载体材料, 然后采用有机溶胶法制备W(Pt)=20%、W(钛硅氧化物)=4%的Pt/SixTiyOz/C催化剂.XRD图谱显示,该催化剂上负载的Pt纳米颗粒粒径约为1～2 nm.值得关注的是: Pt/SixTiyOz/C虽然与相同Pt载量的Pt/C催化剂具有相似的电化学活性表面积,但是其对于氧还原反应的催化剂活性却比Pt/C大得多.在O2饱和的0.1 mol/L HClO4溶液中, Pt/SixTiyOz/C和Pt/C催化剂ORR极化曲线的扩散电流密度分别为1.6 mA/cm2和2.4 mA/cm2.可见SixTiyOz二元氧化物的添加可以极大地提高催化剂对氧还原反应的催化活性.     

源于核-壳结构普鲁士蓝/聚吡咯的铁氮共掺杂碳材料及其高效的氧还原性能

燃料电池阴极氧还原反应十分缓慢,通常需要贵金属催化剂加快反应速率。目前,燃料电池阴极氧还原催化剂主要为铂及其合金纳米颗粒,但由于其成本高,自然资源有限,稳定性差,难以大规模应用。基于过渡金属与氮共掺杂的碳材料可作为氧还原反应有效且廉价的候选催化剂,受到了广泛的关注。本文研究以普鲁士蓝纳米颗粒为模板,在其表面原位聚合吡咯,得到核-壳结构的普鲁士蓝/聚吡咯纳米颗粒,再以该纳米颗粒为前驱体,经过高温裂解制备铁氮共掺杂碳纳米颗粒(Fe-N-CNPs-X,X代表高温裂解温度)。Fe-N-CNPs-X催化剂粒径约为80 nm,Fe-N-CNPs-900催化剂在碱性电解质溶液中显示出优异的氧还原催化活性:-0.17 V电位下即可产生明显的氧还原电流,接近Pt/C催化剂的峰电位(-0.15 V);起始还原电位和半波还原电位(E_(1/2))分别为-0.03 V和-0.11 V,极限电流密度为4.90 mA/cm~2,与Pt/C的起始还原电位(-0.02 V)和半波还原电位(-0.10 V)以及极限电流密度(4.86 mA/cm~2)相当;与商业Pt/C催化剂相比,Fe-N-CNPs-X催化剂具有更优的稳定性和甲醇耐受性。上述研究结果为铁氮共掺杂碳材料的实际应用奠定了基础。     

核壳型Ru@Pt在甲醇电催化氧化反应中的电子效应研究

通过两步化学还原法合成了不同壳层厚度的核壳型Ru@Pt纳米粒子,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等手段对粒子的晶体结构、表面元素、微观形貌及组成进行物理表征;应用循环伏安法和交流阻抗法对电催化氧化甲醇的催化性能进行电化学测试。结果显示,制备的Ru@Pt纳米粒子直径约为2~4nm,为核壳型结构;不同Ru@Pt样品氢的脱附峰随n(Pt)∶n(Ru)比值的增大呈现先增加后减小的"山形"趋势,其中n(Pt)∶n(Ru)=0.5∶1样品的脱附峰值最高;由于核层Ru对Pt壳层产生电子效应,使核壳型纳米粒子电化学活性面积增大,且电子效应越强活性比表面积越大;随着纳米粒子电子效应的增强,其比质量活性增大,甲醇反应过程的阻抗降低。     

PdCo/C氧还原催化剂及其抗甲醇性能(英文)

以柠檬酸钠为络合剂,在乙二醇体系中采用有机溶胶法制备出了PdCo/C催化剂,XRD研究结果表明催化剂具有面心立方结构,粒度小,分散性好,同时元素钴的加入使催化剂的Pd-Pd间距缩小。采用电化学方法评价了催化剂对于氧气还原反应的活性,结果表明:PdCo/C催化剂具有比Pd/C要好的氧还原活性,同时具有Pt/C催化剂无法比拟的抗甲醇中毒能力。     

预沉淀法制备直接甲醇燃料电池的Pt-Fe/C阴极催化剂

用预沉淀法制备了炭载Pt—Fe（Pt—Fe／C）和炭载Pt（Pt／C）催化剂．发现Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性比Pt／C催化剂高，但对甲醇氧化的电催化活性比Pt／C催化剂差．即使在电解液中有甲醇存在时，Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性仍比Pt／C催化剂高．所以，Pt—Fe／C催化剂适合于用作直接甲醇燃料电池（DMFC）中的阴极催化剂．     

甲醇裂解的创新实验

为了全面掌握流动法—甲醇裂解实验中催化剂的活性,采用浸渍法制备了Pd/CeO2-ZrO2(Pd/CZ)和Pd-Co/CeO2-ZrO2(Pd-Co/CZ)催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、储氧量测定、CO化学吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,考察了其催化甲醇裂解反应活性。结果表明,Co的添加不仅提高了催化剂的储氧性能,而且大大提高了催化剂活性组分的分散程度,同时,使得金属和载体间相互作用增强,增加了Pd周围的电子密度,使Pd保持在部分氧化状态Pdδ+(0δ2),进而提高了甲醇催化裂解反应的活性,280℃时甲醇能达到完全裂解,实验效果得到明显改善。     

Effect of nanoparticle (Pd, Pd/Pt, Ni) deposition on high temperature hydrogenation of Ti-V alloys in gaseous flow containing CO

The hydrogenation properties of Ti-V hydrides coated with nanoparticles have been studied in gaseous mixtures of argon and hydrogen with and without additions of 1% CO. Nanoparticles of Pd, Ni, and co-deposited Pd/Pt with particle sizes of ~30–60 nm were formed by electroless deposition on the hydride surfaces. The alloy resistance to CO could be significantly improved by particle deposition. Large amounts of hydrogen were absorbed in a CO-containing gas when Ni and Pd/Pt deposition had been applied, while pure Pd deposition had no positive effect. Ni was found to have a stronger effect than those of Pd/Pt and Pd, possibly because of the size effect of Ni nanoparticles.     

Co改性Pd/C催化的葡萄糖催化氧化反应

以活性炭为栽体,制备了Pd／C,Pd-Co／C催化剂．活性评价结果表明,Pd-Co／C催化剂显示出良好的催化性能,反应4h后,葡萄糖的转化率达98．8％,较Pd／C催化剂的活性有显著的提高．BET,XRD表征结果也表明．Co的添加及焙烧过程,使载体由无定形结构转变为晶型结构,且比表面积和微孔容积均有所增加,既提高了Pd的表面分散度,又增大了Pd在催化剂表面的裸露程度,从而使Pd-Co／C催化剂表现出良好的催化性能．     

Synthesis,characterization and electrocatalytic studies of palladium–manganese oxyhydroxide nanocomposite towards direct ethylene glycol fuel cell

The palladium nanoparticle grafted manganese oxyhydroxide nanorod （MON） electrocatalyst has been synthesized and tested for the electrooxidation of ethylene glycol （EG） in an alkaline medium. The MON was prepared using the hydrothermal method and the Pd nano- particles were coated on the MON using an in situ reduction method. The nanocatalyst thus prepared was characterized by powder X-ray diffraction, scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and electrochemical methods. The microscopic studies confirm the formation of MON and reveal that the Pd nanoparticles were grafted uniformly on the MON. In the voltammetric studies, the Pd/MON catalyst exhibited a six-fold improved peak current for ethylene glycol electrooxidation compared with the C/Pd. The EG electrooxidation reaction performances of the Pd/MON nanocatalyst in the alkaline solutions containing different quantities of EG were tested through cyclic voltammetry. The catalytic removal of the poisonous intermediates formed during electrooxidation of EG was explained. The present study shows that MON can act as an active support for the Pd nanocatalyst.     

TiO2-C纳米复合材料负载钯催化剂的制备及其对甲酸的电催化氧化

通过将TiO2和三聚氰胺的混合物高温煅烧制备出TiO2-C纳米复合材料,并将其用作载体合成出Pd/TiO2-C催化剂.采用XRD,TEM,HR-TEM和EDS等手段对催化剂进行了表征分析,并考察了它们对甲酸氧化反应的催化性能.结果表明,Pd负载于碳与TiO2的界面,平均粒径为5nm,与Pd/XC-72和Pd/TiO2相比,Pd/TiO2-C催化剂具有更强的催化活性和稳定性,这归因于TiO2-C载体的特性和Pd/TiO2-C独特的异质结构.     

Aqueous controllable synthesis of spindle-like palladium nanoparticles and their application for catalytic reduction of 4-nitrophenol

In this study, an effective wet-chemical route was developed in an aqueous solution for the synthesis of spindle-like palladium nanoparticles (Pd NPs). Spindle-like Pd NPs in high-yield were successfully synthesized by using cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) as surfactant and ascorbic acid (AA) as reduction reagent. The influence factors including the concentration of CTAC, AA, and NaI, as well as the reaction temperature for synthesis of spindle-like Pd NPs were systematically investigated. The formation mechanism of spindle-like Pd NPs was proposed on the basis of these experimental results. Spindle-like Pd NPs with high density of twins and sharp edges exhibit enhanced catalytic activities for the reduction of 4-nitrophenol.     

基于空壳钯和纳米金修饰的过氧化氢无酶传感器的研究

制备并表征了空壳钯纳米粒子,将空壳钯纳米粒子和金纳米粒子修饰在玻碳电极(GC)表面,构建了新型的过氧化氢无酶传感器.通过循环伏安等电化学方法研究了修饰电极的电化学特性,结果表明:Pd/AuNPs/GC对过氧化氢(H2O2)的电极反应具有催化作用,空壳钯和纳米金在催化过氧化氢还原过程中表现出了良好的协同作用.过氧化氢的浓度在2216μmol/L(R=0.9993)范围内,与修饰电极的电流之间呈现出良好的线性关系,检测限为0.2μmol/L(S/N=3).该传感器具有较好的稳定性、重现性、抗干扰性.     

一步法电沉积钯铜二元金属纳米管(英文)

由钯和铜纳米颗粒组成得二元金属纳米管通过电沉积的方法在氧化铝模板中被制备出来.金属离子的扩散和沉积过程的竞争决定了最终的产物是纳米管或者是纳米线.在较高负电位下,其生长受扩散控制,金属离子在纳米管的边缘被消耗,形成的是纳米管结构.而在较低的负电位时形成的是纳米线.在硝酸根离子的电催化实验中,相比于薄膜,纳米管的催化性能受氢气析出的影响较小.在空气中放置6个月后,二元金属纳米管被氧化成均一相的氧化物纳米管.     

表面活性剂强化PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的研究

Pd/Fe纳米材料对卤代有机污染物有较强的降解能力,但四溴双酚A的强疏水性会阻碍污染物与Pd/Fe的有效接触.为促进四溴双酚A的降解,考察了不同表面活性剂对PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的影响,结果表明:少量阴离子表面活性剂SDS对四溴双酚A的降解有明显的促进作用,反应速率可提高1.7~2.5倍;非离子表面活性剂TX-100对四溴双酚A降解的促进效果不明显,当其质量浓度超过临界胶束浓度时,甚至表现出抑制作用;阳离子表面活性剂CTAB对四溴双酚A的降解起抑制作用,且质量浓度越大,其抑制效果越明显;PAC-Pd/Fe纳米颗粒对四溴双酚A的降解是连续脱溴反应,四溴双酚A和其中间产物三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A的表观降解速率常数分别为0.466 2、0.435 6、0.338 0和0.271 1 min-1,与苯环上溴原子的数目成正比.