直接乙醇燃料电池阳极催化剂Pt-Rh-SnO_2/C的制备与表征

用交替微波法制备了SnO2/C复合材料,以该材料为载体制备了不同Pt∶Rh比例的Pt-Rh-SnO2/C催化剂,应用透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)方法对所制备催化剂的微观结构进行了表征,通过循环伏安法和计时电流法测试了催化剂对乙醇的催化氧化性能.结果表明,微波辅助多元醇法利用SnO2/C作为催化剂载体可以制备具有良好分散度的Pt-Rh-SnO2/C催化剂,不同比例的Pt-Rh-SnO2/C催化剂金属粒子的平均粒径都小于4nm,且粒径分布较窄;该系列催化剂中Pt具有面心立方结构,随着Pt含量不断增加,粒径逐渐增加.当Pt∶Rh比例为3∶1时,对乙醇的催化氧化具有最好的稳定性和活性.     

磷酸盐稳定钨锆复合氧化物载铂催化剂催化甘油氢解反应

用分步浸渍-焙烧法制备了不同含量磷酸盐稳定的钨锆复合氧化物载铂催化剂(Pt/phosphated WO3/ZrO_2)。采用NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)和H2脉冲吸附等技术对催化剂进行了表征。用固定床反应器考察了催化剂催化甘油加氢制1,3丙二醇的反应性能。结果表明,随着PO_4~(3-)含量增加,Pt/phosphate WO3/ZrO_2催化剂比表面积呈先增大后减小的趋势,PO_4~(3-)质量分数0.8%的Pt/0.8phosphated WO3/ZrO_2催化剂比表面积达到最大值108 m2/g。适量引入PO_4~(3-)可增大催化剂总酸量,增强催化剂金属还原性,提高了催化剂H2吸附量,Pt/0.8phosphated WO3/ZrO_2催化剂H2吸附量达到最大值110.7μmol/g。Pt/0.8phosphated WO3/ZrO_2催化剂水热处理和反应前后比表面积基本没有变化,反应前后催化剂H2吸附量基本不变,Pt/phosphate WO3/ZrO_2催化甘油加氢稳定性较Pt/WO3/ZrO_2催化剂显著提高。     

Pt/CNFs-rGO催化剂的制备及催化氧化甲醇的性能研究

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),采用静电纺丝和热处理结合的方法得到碳纳米纤维(CNFs),并将其混合作为催化剂载体。然后,以乙二醇为还原剂,采用一步微波法还原H_2PtCl_6的同时将GO还原为还原氧化石墨烯(rGO),得到Pt/CNFs-rGO复合催化剂。酸性条件下,用循环伏安法和计时安培法研究Pt/CNFs-rGO在甲醇电化学氧化中的催化性能。结果表明,与Pt/CNFs、Pt/rGO和商用Pt/C催化剂相比,复合催化剂Pt/CNFs-rGO对甲醇氧化有较高的催化性能,且mrGO∶mCNFs=4∶3时Pt/CNFs-rGO的催化效果最佳。碳纤维的引入可以提高Pt/rGO催化氧化甲醇的性能,其原因为CNFs的引入有效改善了石墨烯片层间的堆叠,从而提高了Pt粒子的利用率。     

导电高分子聚苯胺载铂电极的交流阻抗测定

利用循环伏安方法电聚合导电高分子聚苯胺.用于在直接甲醇燃料电池电极中负载催化剂Pt.聚苯胺载Pt电极(Pt/PAni/C)的制备,提高了Pt的分散度,增加了Pt在电催化体系中的利用率.交流阻抗测试结果表明:Pt/PAni/C与直接碳载Pt电极(Pt/C)相比,电化学反应电阻减小,催化活性增高.通过比较Pt/PAni/C与Pt/C对甲醇的电催化氧化活性可知,Pt/PAni/C电极催化氧化甲醇的最大电流为50.7mA/cm2,是Pt/C电极最大氧化电流(7.6mA/cm2)的6.67倍.     

质子交换膜燃料电池用碳纳米管载铂催化剂的研究

采用原位化学还原法制备碳纳米管载铂(Pt/CNTs)和碳粉载铂(Pt/C)催化剂,并对它们进行透射电镜分析和X射线衍射分析,同时制成膜电极,组成单电池,对质子交换膜燃料电池的性能进行测试.实验结果表明,所制备的两种催化剂中铂粒径均较小(4nm左右),而Pt/CNTs表现出的催化性能比Pt/C更优越.     

还原压力及水对Pt/WO3/ZrO2催化甘油氢解性能的影响

用浸渍法制备Pt/WO3/ZrO2催化剂。通过H2程序升温脱附(H2-TPD)测试不同压力下还原处理的Pt/WO3/ZrO2催化剂的氢吸附能力,在固定床反应器中考察Pt/WO3/ZrO2催化剂上甘油氢解制取1,3-丙二醇反应的性能。结果表明:提高催化剂的还原压力使催化剂的氢吸附能力增强,有利于催化剂上甘油氢解反应的进行。甘油水溶液的水含量对催化剂的甘油氢解性能影响较大,水促进了催化剂上氢解反应的进行,但过多的水易导致催化剂失活。     

Pt/PPy-C电极催化剂的制备及其耐久性研究

为研究聚吡咯(PPy)–C复合担载Pt(Pt/PPy-C)质子交换膜燃料电池催化剂性能。采用循环伏安电化学法(CV)、单电池极化法、加速耐久性测试法、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征催化剂的微观结构、导电性及电化学性能。结果表明:通过掺杂阴离子可显著改变PPy-C的电导率,亲核性较大的氟硼酸掺杂制备的PPy-C电导率(8.65 S/cm)明显高于草酸掺杂的PPy-C电导率(4.01 S/cm);以PPy-C为载体担载Pt催化剂的电化学活性面积高于Pt/C催化剂,可达57.8 m~2/g;Pt/PPy-C电化学活性表面积及电池性能的衰减率都低于传统Pt/C催化剂。     

紫外光促进电子迁移对Pt/TiO2催化剂CO催化氧化性能的影响

为了提高CO催化氧化性能,将Pt/TiO₂催化剂在液相中进行紫外照射预处理以增加电子-空穴迁移速率,诱导Pt颗粒长大,然后制备不同UV照射时间的Pt/TiO₂催化剂,测试样品的催化性能和氧化能力,表征样品表面的活性颗粒直径、金属分散度和元素价态,并利用原位红外光谱研究CO催化反应机理的变化。研究结果表明,制备的Pt颗粒直径为1～2 nm,经过8 h UV预处理的Pt/TiO₂催化剂颗粒直径最大,Pt⁰含量增加,且具有最佳的CO催化性能,CO的完全转化温度降低了约45℃,活性位点的TOF提高15倍。通过对反应机理的分析发现,UV照射能减少副反应发生,提高CO转化率。     

Pt_xCo_y/MWCNTs的制备及其催化氧化甲醇的性能研究

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)介质中,以硼氢化钠为还原剂,预处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,应用简单的化学还原法制备Pt/Co摩尔比不同的Pt_xCo_y/MWCNTs复合催化剂,并应用TEM、EDX、XRD、XPS和电化学测试等方法对其微观形貌、表面组分、价态等结构及其电化学性能进行表征。结果表明,碱性电解液中Pt/Co摩尔比为3∶1时,催化剂Pt_3Co/MWCNTs表现出良好的电化学催化氧化甲醇的性能,原因主要为其粒子粒径较小和PtCo合金中Pt和Co间较强的电子效应。     

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。     

WO3／TiO2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯、钨酸铵为原料,通过溶胶．凝胶法合成了WO3／TiO2复合光催化剂．研究了冰醋酸、无水乙醇加入量对胶凝时间的影响,以及钨掺杂量对产物光催化性能的影响．利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对制备的粉体进行了表征,并通过光催化降解甲基橙评价催化剂的光催化性能．结果表明,冰醋酸、无水乙醇加入量分别为1mL、10mL时,可得到稳定、透明的凝胶,钨掺杂量为0．12％（W和Ti的物质的量比即n（W）：n（Ti）,以下同）时光催化效果最好．在实验范围内,产物中未出现W-O键的红外吸收峰．     

WO_3-Fe_2O_3异质结的制备及光催化活性

利用新型燃烧法和水热法分别制得α-Fe2O3及六方晶系无水WO3,再用溶剂分散法制得WO3-Fe2O3异质结.采用XRD,TEM,BET比表面积、紫外-可见漫反射谱 (DRS) 等技术对WO3-Fe2O3进行了表征,并以罗丹明B的光催化降解为探针反应, 评价了其光催化活性.结果表明,复合氧化物WO3-Fe2O3的粒子形态均为棒状,粒径约为80 nm,比表面积为46.91 m2/g;在可见光区有强吸收, 带隙估算为2.4 eV;对多种染料具有光催化降解活性,其中0.1 g WO3-Fe2O3(ω(Fe2O3 )=5%)在可见光作用下,100 mL 10 mg/L的罗丹明B降解率可达到97.73%, 表现出明显的可见光降解活性.通过计算半导体能带位置,讨论了光催化反应活性提高的机理.     

多束圆盘式钨/氧化钨微型pH传感器研制

研制多束圆盘式氧化微型pH传感器,在pH为0．5－12．0的范围内,对H＋的响应符合能斯特方程,其斜率为55．5mV.pH^-1,电极的响应时间为4min,结果表明,温度对pH测定的影响小,常见离子不干扰pH的测定,电极的重现性和稳定性好,可保存30d以上,实际应用中,所测溶液的pH值与玻璃电极所测的pH值相近。     

固体超强酸WO3-ZrO2-HMS的直接合成及其催化性能研究

以硝酸锆为锆源、钨酸钠为钨源、十二胺为模板剂,采用直接合成法制备WO3-ZrO2-HMS固体催化剂。用流动指示剂法测定催化剂的酸强度,结果显示超强酸性质。以冰醋酸与异戊醇为原料合成乙酸异戊酯,得出最佳制备和反应条件。在最佳条件下,酯产率可达71．1％,且该固体超强酸可重复使用。     

Ordered mesoporous tungsten oxide and titanium oxide composites and their photocatalytic degradation behavior

Highly ordered mesoporous WO3/TiO2 (MWTs) composite materials with tunable chemical compositions were obtained by a surfactant template-assisted evaporation-induced selfassembly (EISA) processes. The structure properties of the MWT materials were characterized by small angle XRD, TEM and N2 sorption. The resultant materials showed large amount of ordered mesopores and high chemical homogeneity. With increasing crystallinity degree, the order degrees of mesostructure turned worse gradually. The MWT hybrids exhibited excellent visible light response due to the addition of WO3 with narrow band gap. Photocatalytic performances of the MWT samples were determined by measuring the photo-degradation of rhodamine B dye and phenol under simulated solar light irradiation. The effect of material parameters such as surface area, crystallinity and chemical compositions in the binary heterostructured system on photocatalytic performance were discussed in details.     

掺杂对WO3薄膜的变色性能的影响

纳米三氧化钨薄膜是一种重要的功能材料,因其表现出优良的电致变色、气致变色等性能而得到深入研究及应用,但有些指标还有待改善。本文综述了掺杂对WO3薄膜在电致变色和气致变色两方面的影响,并对今后研究提出展望。     

CTAB辅助下WO3/ZrO2复合纳米材料的制备及表征

在十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)的辅助下,利用水热法制备了WO3/ZrO2复合氧化物纳米样品,利用XRD、TEM、SAED、N2吸附-脱附等方法对样品的形貌、结构、孔径进行了表征.结果表明:氧化钨被氧化锆包覆煅烧后,团聚成网状结构的纳米粒子,其BET表面积为368m2/g,平均孔径为5.29nm,孔分布不均匀,无序程度极高.     

同步法制备WO_3/TiO_2复合体及光降解罗丹明B

以钛酸四丁酯为钛源,钨酸钠为钨源,无水乙醇为溶剂,乙酸作为抑制剂,采用同步法制备不同WO3掺杂量的TiO2粉体,即WO3/TiO2复合体.以罗丹明B水溶液作为目标降解物,考察了制备条件及降解条件对WO3/TiO2光催化性能的影响.结果表明,WO3/TiO2的最佳制备条件为:WO3掺杂量为5%(质量分数),焙烧温度500℃、焙烧时间2h.最佳光催化降解条件为:粉体投加量为7.5g/L,光照时间2.5h,初始溶液的pH=1.     

WO_3/HMS分子筛的合成及其催化性能

以(NH4)2WO4为钨源,采用浸渍法,在不同pH值、模板剂种类、模板剂用量和硅钨比等条件下合成多相催化剂WO3/HMS,利用XRD手段对催化剂的结构进行了表征,研究了催化剂在环戊烯选择性氧化合成戊二醛反应中的催化性能.结果表明:在pH=4、硅源为正硅酸乙酯(TEOS)、模板剂为十二胺(DDA)、n(DDA)/n(TEOS)=0.20,n(Si)/n(W)=30的条件下合成的WO3/HMS分子筛催化活性最高,戊二醛的收率最高可达67%.催化剂具有较高的稳定性,可以重复使用5次,失活后的催化剂可通过高温焙烧的方式再生.     

微乳法与溶剂热法制备WO3/ZrO2及其在异丁烷/丁烯烷基化反应中的应用

采用4组分微乳液为CTAB/正己烷/水/正戊醇体系,溶剂热法制备了WO3/ZrO2固体酸催化剂,并用X射线粉末分析(XRD)、红外光谱、N2吸附-脱附、透射电镜(TEM)等手段对样品结构进行了表征.TEM、氨程序长温脱附(NH3-TPD)和烷基化反应的测定结果表明:ZrO2纳米粒子呈方形,WO3/ZrO2纳米粒子呈球形;样品在负载WO3后经过焙烧酸量大大增强;烷基化产物中C8的质量分数在70%左右.