用XRD法研究PtRu/C催化剂的形成过程

通过RuCl3在Pt/C上浸渍,用Na2S2O4还原后,在N2气氛下从300～900℃各种温度范围内烧结,得到了PtRu/C催化剂的样品．该样品经XRD分析表明,在400℃温度下烧结,可以制备合金化程度较高的PtRu/C催化剂．既可减小合金与C载体之间的相互作用,又可抑制Ru晶体的单独生长．     

Pt/C电催化剂碳载体热处理条件和性能研究

采用浸渍还原法,优化碳载体热处理条件,制备出具有高分散性、平均粒径为3.3nm的Pt/C电催化剂.通过TEM、XRD方法对催化剂进行结构表征;利用Pt/C薄膜电极结合CV法评价了电催化剂的性能.测试结果表明,采用VulcanXC 72碳黑,在600℃下、氮气(或氩气)中进行热处理,所制得的Pt/C电催化剂对氧还原反应具有良好的电催化活性.     

Pt／C电催化剂碳载体热处理条件和性能研究

采用浸溃还原法，优化碳载体热处理条件，制备出具有高分散性、平均粒径为3．3nm的Pt／C电催化剂．通过TEM、XRD方法对催化剂进行结构表征；利用Pt／C薄膜电极结合CV法评价了电催化剂的性能，测试结果表明，采用Vulcan XC-72碳黑，在600℃下、氮气(或氩气)中进行热处理，所制得的Pt／C电催化剂对氧还原反应具有良好的电催化活性。     

几种商业催化剂电氧化二甲醚的催化性能研究

通过循环伏安法研究了三种商业催化剂--40%Pt/C, 20%Pt-10%Ru/C(Johnson Matthey)和 20%PtRu/C, Pt:Ru =1:1(E-TEK)在酸性介质中对二甲醚电氧化的催化性能,比较了不同商业催化剂的催化活性.实验发现,在Pt担载量为0.1 mg/cm2和25 ℃时,JM-两种催化剂的催化活性都高于E-TEK的,且JM-PtRu/C二元催化剂对二甲醚电氧化的活性又比JM-Pt/C高.这一结果表明了Ru的加入能一定程度上提高催化剂的活性和抗中毒能力.当温度由25 ℃升高到70 ℃,JM-PtRu/C对二甲醚电氧化的起始氧化和氧化峰电位分别负移160 mV和200 mV、氧化峰电流密度提高了0.63倍;而JM-Pt/C的分别仅负移80 mV和96 mV、氧化峰电流密度却提高了2.77倍.这表明了Ru 的加入提高了催化剂的抗中毒能力、催化活性和以二甲醚为燃料的电池输出电压.同时升高温度使得Pt对CO的吸附能力下降,可提高其电池的输出电流.进一步实验还表明了二甲醚的吸附是一个弱吸附,其吸附步骤是氧化的限制过程,而且Ru的加入一定程度上也抑制了二甲醚的吸附,即Pt和Ru的比应有一个优化值.实验还发现了这三种催化剂在50 ℃下电催化氧化二甲醚后,电极的电化学表面积均有增大的现象.本文的研究结果将为进一步探索新的直接二甲醚燃料电池阳极催化剂提供了一定的指导意义和基础数据.     

几种商业催化剂电氧化二甲醚的催化性能研究

本文通过循环伏安法研究了三种商业催化剂——40%Pt/C, 20%Pt-10%Ru/C（Johnson Matthey）和 20%PtRu/C, Pt:Ru =1:1（E-TEK）在酸性介质中对二甲醚电氧化的催化性能,比较了不同商业催化剂的催化活性。实验发现,在Pt担载量为0.1 mg/cm2和25℃时,JM-两种催化剂的催化活性都高于E-TEK的,且JM-PtRu/C二元催化剂对二甲醚电氧化的活性又比JM-Pt/C高。这一结果表明了Ru的加入能一定程度上提高催化剂的活性和抗中毒能力。当温度由25℃升高到70℃,JM-PtRu/C对二甲醚电氧化的起始氧化和氧化峰电位分别负移160 mV和200 mV、氧化峰电流密度提高了0.63倍;而JM-Pt/C的分别仅负移80 mV和96 mV、氧化峰电流密度却提高了2.77倍。这表明了Ru 的加入提高了催化剂的抗中毒能力、催化活性和以二甲醚为燃料的电池输出电压。同时升高温度使得Pt对CO的吸附能力下降,可提高其电池的输出电流。进一步实验还表明了二甲醚的吸附是一个弱吸附,其吸附步骤是氧化的限制过程,而且Ru的加入一定程度上也抑制了二甲醚的吸附,即Pt和Ru的比应有一个优化值。实验还发现了这三种催化剂在50℃下电催化氧化二甲醚后,电极的电化学表面积均有增大的现象。本文的研究结果将为进一步探索新的直接二甲醚燃料电池阳极催化剂提供了一定的指导意义和基础数据。     

原子配比对PtMoNi/C催化剂性能的影响

采用浸渍还原法制备了PtMoNi/C(w=20%)直接甲醇燃料电池阳极催化剂;研究了不同原子配比对催化剂性能的影响;通过XRD催化剂的晶体结构进行了分析;用循环伏安曲线和阶跃电位曲线研究催化剂对CH3OH的电催化氧化.结果表明:当Pt:Mo:Ni为6:2:2时催化剂的催化氧化甲醇的性能最佳.     

Cu改性直接甲醇燃料电池Pd/C阴极催化剂的电催化性能

用铜做掺杂元素,采用浸渍法以活性炭为载体制备了贵金属载量为20%的Pd-Cu/C系列直接甲醇燃料电池阴极催化剂,比较了4种不同Cu含量催化剂的电催化性能。采用ICP和X射线衍射分析了催化剂中金属元素的比例以及Cu掺杂对Pd/C催化剂晶体结构的影响。结果表明:催化剂中Pd与Cu的物质的量之比与预设值相近,Pd和Cu基本被全部还原;Pd-Cu/C催化剂为面心立方结构,元素铜的加入使催化剂的Pd-Pd间距缩小,从而HO2 ads和OO键能更好地吸附在催化剂金属表面;当采用NaBH4为还原剂,Pd与Cu物质的量比为3∶1时,催化剂(Pd3Cu/C)的平均粒径为3.4 nm,催化剂的催化性能最好,电化学活性表面积EAS达到38.9m2/gPd,电化学性能较Pd/C催化剂有很大提高,接近Pt/C商用催化剂。     

超临界CO2/甲醇流体制备PtRu/石墨烯催化剂应用于甲醇氧化

采用一种有效、方便和环境友好的超临界方法将PtRu沉积在热解还原石墨烯上.在超临界CO2作用下,以H2PtCl6和RuCl3作为前驱体的铂钌纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面,且平均尺寸为2.87 nm.生成的复合材料通过循环伏安法、计时电流法和CO溶出实验来进行研究.与用相同的方法制备的PtRu/炭黑（Vulcan XC-72）复合材料相比,PtRu/膨胀还原石墨烯对甲醇氧化的电催化活性和对CO电氧化活性有了很大的改善.实验结果显示,利用超临界流体可以很容易制备高活性的石墨烯负载型金属电催化剂.     

Pt/C催化剂基底的制备及乙醇电催化氧化研究

采用超声波分散与化学还原法结合,以氯铂酸为前驱体,石墨为载体制备了Pt/C(含Pt质量分数为5%)催化剂基底,通过XRD和循环伏安法进行了表征,并以乙醇电化学氧化为探针反应,对所得Pt/C基底的催化性能进行评价,研究了不同焙烧、还原温度及分散介质中醇/水比等因素对Pt/C基底催化活性的影响.结果表明,采用乙二醇与水体积比为2∶1作为分散介质,于空气中400℃焙烧后得到的Pt/C基底具有铂多晶的特征伏安曲线,对乙醇的电化学氧化具有较好的催化活性,说明所制备的Pt/C基底与铂多晶表面相似,完全可以替代纯金属铂,从而可进一步制备成本较低、活性组分少、催化活性高的铂基双金属表面修饰电极催化剂(另文报道).     

钨添加量对Pt-WO3/C催化剂活性的影响

以仲钨酸铵(N5H37W6O24·H2O)为钨前驱体,氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)为铂前驱体,通过乙二醇(EG)法制备了Pt-WO3/C催化剂.采用X射线衍射光谱(XPS)对催化剂进行了表征,采用线性扫描(LSV)研究了钨前驱体添加量对催化剂活性的影响.结果表明:催化剂中钨含量远远小于钨前驱体添加量;钨前驱体添加量对催化剂活性有较大影响;当N5H37W6O24·H2O/H2PtCl6·6H2O为3/8时,催化剂活性最好,是Pt/C催化剂的1.6倍.     

含氧复合型Pt/C催化剂的制备、表征及其对甲醇电氧化催化性能的研究

利用亚锡酸对氯铂酸的弱的多步骤还原制备新型Pt/C催化剂. 用XRD、HRTEM、EDS、DSC以及氢吸附电化学对所制备的催化剂进行了表征,并用循环伏安和恒电位极化对其进行了甲醇电氧化催化活性测定. 实验结果表明,应用亚锡酸法合成的Pt/C催化剂具有很高的甲醇电氧化催化活性,在0.5V (SCE)电位下,其质量活性约为亚硫酸路线合成的Pt/C催化剂的2倍. 亚锡酸法可在纳米尺度范围内生成金属Pt和Pt氧化物共存的复合型碳载催化剂,这种含氧复合型催化剂可以促进Pt在甲醇电氧化过程中双功能作用的有效协调.     

添加钙对酚醛树脂基球形炭活化特性及孔结构的影响

将线型酚醛树脂与硝酸钙均匀混合 ,利用乳化法 ,经炭化和活化成功制备出酚醛树脂基球形活性炭 ,利用氮吸附法对所制备活性炭的孔结构进行了研究。结果表明 ,添加钙加快了球形炭的活化速率 ;含钙球形活性炭的微孔比表面积减小 ,但是其孔径分布变化不大 ;含钙球形活性炭具有3～ 4nm之间的优势中孔以及较大的中孔率 ;随着活化烧失率的增大 ,4nm以上的中孔继续增多而 3～ 4nm之间的中孔变化不明显 ,表明含钙球形活性炭的中孔有不同的形成机理。     

Fe/AC催化剂对苯酚模拟废水的催化湿式氧化

采用浸渍法制备了Fe/AC(活性炭)系列催化剂;用苯酚的湿式催化氧化作为模型反应,研究了催化剂的催化性能.结果表明,在pH=3.0,常压和90℃的反应条件下,Fe(5%)/AC催化剂具有相对较优的对苯酚废水的催化氧化活性,该催化剂对苯酚模拟废水的化学需氧量(COD)去除率约为70%.通过催化剂表征,表明该催化剂活性与其表面性质存在一定的关系.     

Applications of M/N/C analogue catalysts in PEM fuel cells and metal-air/oxygen batteries: Status quo,challenges and perspectives

To meet the sharp increase in demand for clean and renewable energy, it is necessary to develop new energy-conversion and storage technologies, such as proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and metal-air/oxygen batteries (MABs). Due to the sluggish reaction kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR) and the oxygen evolution reaction (OER) in the cathodes of PEMFCs and MABs, significant amounts of precious metal catalysts need to be used, driving up the cost of fuel cells and MABs and thereby hindering their commercialization on a large scale. Transition metal and nitrogen co-doped carbonaceous catalysts (M/N/C) have high catalytic activity towards the ORR and OER once the catalysts are modified with certain promoters/additives. In addition, M/N/C catalysts can be prepared from abundant, inexpensive materials, making their cost negligible compared with precious metal catalysts, a development that would efficiently decrease the cost of PEMFCs and MABs. In last decade, numerous researchers have attempted to realize these applications of M/N/C catalysts, and some exciting results have been achieved, making these promising replacements for precious metal catalysts. However, some serious problems and significant challenges remain. In this paper, we review the research on the application of M/N/C analogue catalysts in PEMFCs and MABs in the last 10 years, indicate the remaining challenges, and suggest the future research directions.     

不同温度下CeO2预煅烧对甲醇氧化反应中Pt/CeO2–C电催化剂性能的影响

Pt/CeO₂–C catalysts with CeO₂ pre-calcined at 300–600°C were synthesized by combining hydrothermal calcination and wet impregnation. The effects of the pre-calcined CeO₂ on the performance of Pt/CeO₂–C catalysts in methanol oxidation were investigated. The Pt/CeO₂–C catalysts with pre-calcined CeO₂ at 300–600°C showed an average particle size of 2.6–2.9 nm and exhibited better methanol electro-oxidation catalytic activity than the commercial Pt/C catalyst. In specific, the Pt/CeO₂–C catalysts with pre-calcined CeO₂ at 400°C displayed the highest electrochemical surface area value of 68.14 m2·g?1 and I_f/I_b ratio (the ratio of the forward scanning peak current density (I_f) and the backward scanning peak current density (I_b)) of 1.26, which are considerably larger than those (53.23 m2·g?1 and 0.79, respectively) of the commercial Pt/C catalyst, implying greatly enhanced CO tolerance.