双金属催化剂PtRh@Pt5/C的制备、表征及其在甲醇电化学氧化中的催化性能研究

以Pt5/C为基底,采用强迫沉积法得到Rh0.5@Pt5/C、Pt0.1Rh0.5@Pt5/C和Pt0.1Rh0.5Pt0.1@Pt5/C三种不同结构的沉积层,在400℃下焙烧4 h后制得了表面组成不同的PtRh@Pt5/C双金属催化剂.通过循环伏安法(CV)和X-射线衍射(XRD)对基底Pt5/C和催化剂进行了表征,并研究了他们在甲醇电化学氧化中的催化性能.结果表明,PtRh@Pt5/C双金属催化剂的催化活性和抗CO中毒能力明显优于基底Pt5/C,且表面组成对催化剂的活性影响很大,其中以"三明治"式沉积层焙烧后制得的催化剂(Pt0.1Rh0.5Pt0.1@Pt5/C)形成了微晶或非晶态的PtRh表面合金,对甲醇氧化的催化效果最好,甲醇在其表面氧化的峰电流密度提高了90%以上,氧化电势也降低了约30 mV.     

Ru/Ptmesh、PtRhRu/Ptmesh的制备及其在甲醇电化学氧化中的性能研究

文章采用强迫沉积法在Ptmesh上沉积单金属Ru和三金属Rh、Ru、Pt制得了金薄膜催化剂,分别记为Ru/Ptmesh、Pt/Rh Ru Pt/Ptmesh.通过循环伏安法(CV)对催化剂进行了表征,并以甲醇氧化为探针反应,研究了金属薄膜催化剂的电催化活性.结果表明,随着Ru沉积量的增加,甲醇在Run/Ptmesh表面上的氧化峰电流逐渐减小,氧化峰电势不断负移;对于三金属薄膜催化剂,甲醇氧化峰电流随Ru沉积量的增加先增大后减小,而随Rh沉积量的增加,甲醇氧化电流却逐渐减小,氧化峰电势随Rh、Ru加入量的增加也发生了很大的变化.其中,Pt2/Rh1 Ru2 Pt1/Ptmesh金属薄膜催化剂表现出最高的表面催化活性,甲醇的氧化峰电势负移约90 mV,氧化峰电流密度为Ptmesh峰电流密度的2.8倍,说明PtRuRh三元金属催化剂具有很好的应用前景.     

甲醛在聚苯胺载铂电极上的电催化氧化

通过电化学方法制备以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行表征.通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察该电极对甲醛的电催化氧化活性.结果表明:Pt/PAn/Ti电极对甲醛的电催化氧化作用与铂的沉积量有关;PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描峰电流密度增加2.3倍,氧化峰电位负移40mV,反向扫描氧化峰电流密度增加5倍,氧化峰电位负移30mV;甲醛在Pt/PAn/Ti电极上正向扫描出现的氧化峰由液相传质过程控制,负向扫描的氧化峰由吸附行为控制.     

Pt/纳米TiO2-CNT复合电极的制备及对甲醇的电催化氧化

通过电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和在恒电位-0.05V (vs. SCE)电沉积法制备Pt/nano TiO2-CNT电极.透射电镜 (TEM) 和X射线衍射 (XRD) 分析结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5-10nm) 和碳纳米管结合形成网状结构, Pt纳米粒子(粒径8-15 nm)均匀地分散在纳米TiO2/碳纳米管复合膜表面.通过循环伏安和计时电流测试表明, Pt/ nano TiO2-CNT电极具有高活性表面, 同时对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0.24mg/cm2时, 常温常压下甲醇的氧化峰电流达到260mA/cm2.     

化学镀法制备Pt/Au-PAN催化电极及其催化氧化甲醇性能研究

利用静电纺丝和化学镀技术相结合的方法,制备出镀金聚丙烯腈杂化纤维膜Au-PAN,然后以此为载体,再利用化学镀法在该膜的表面镀上一层铂纳米粒子,从而构建出催化电极Pt/Au-PAN.为了比较,在相同条件下将商用Pt/C滴涂到Au-PAN基底上构建催化电极Pt/C/Au-PAN.采用SEM、TEM和XRD对催化电极结构表征,并研究其催化氧化甲醇的性能.结果表明:用化学镀法制备的Pt/Au-PAN电极对甲醇的电化学氧化活性和稳定性都明显优于商用铂碳催化剂.     

Pt/C/聚砜型催化剂层的制备及性能研究

利用聚砜代替聚四氟乙烯,用循环伏安法,通过一步反应直接在高温裂解石墨(炭棒)电极上制备了Pt/C/聚砜型催化剂层.该催化剂层对甲醇的氧化呈现很好的电催化活性和稳定性,并系统研究了制备条件以及甲醇酸度、浓度对催化活性的影响.相对其他酸,在硫酸中电沉积所得Pt/C催化剂有更好的催化活性;催化剂的活性随甲醇溶液酸度的增加而增大;峰电流与甲醇浓度成正比.     

纳米金-铂/碳纤维复合材料的制备及其修饰电极性能研究

通过静电纺丝法制备聚丙烯腈纤维(PANF)并高温碳化以获得碳纳米纤维(CNF),利用水热法将纳米铂(PtNPs)负载于CNF表面得到Pt/CNF复合材料,将其固定于电极表面之后进一步利用电沉积法将纳米金(AuNPs)形成于Pt/CNF表面得到修饰电极(Au/Pt/CNF/CILE)。通过扫描电镜考察复合材料的形貌结构,利用电化学方法研究修饰电极的电化学性能,求解其有效面积。结果表明CNF呈网状结构,PtNPs稳定附着在纤维表面,电沉积的AuNPs均匀分布在Pt/CNF/CILE表面,所制备的修饰电极的导电性能增强、有效面积增大且表面丰富的电活性位点促进了电子的有效转移。     

两种纳米铂电极电催化氧化甲醇的性能比较

采用热解法和电化学沉积法两种方法,在洁净的FTO导电玻璃上沉积纳米铂,用于甲醇的直接电催化氧化.利用SEM、XRD手段对这两种纳米铂催化剂形貌和结构进行了表征,并用电化学方法分析它们的稳定性和对甲醇电催化氧化的活性.实验结果表明,用热解法制备的纳米铂致密地分布在FTO导电玻璃上,而通过电化学沉积方法制备的纳米铂微粒在FTO导电玻璃上分布均匀,其粒径随还原沉积时间的增加逐渐增大,到一定程度会形成团聚.在电极稳定性和对甲醇电催化氧化活性方面,电化学沉积制备的纳米铂催化剂优于热解制备的纳米铂催化剂.     

电化学沉积Rh制备紫外拉曼活性基底

Rh在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射(SERS).用循环伏安法研究了RhCl3溶液中Rh3 在Au电极上的电化学还原行为,用恒电位阶跃法在Au基底上制备了Rh沉积层,并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到的沉积层进行了表征.结果表明,在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的Rh沉积层,该沉积层保持了金属Rh原有的电化学特性.采用电化学方法通过先粗糙Au电极再沉积Rh的策略,可以制备粗糙的Rh表面作为紫外SERS基底.拉曼光谱实验表明,以吡啶为探针分子,该基底具有很好紫外SERS活性.     

聚苯胺膜载铂电极对乙醇的电催化性能

利用脉冲电位法,在置于硫酸溶液中的Pt片电极上电聚合导电高分子聚苯胺,将其用于催化剂Pt负载。采用恒电位法和脉冲电位法沉积Pt催化剂制备了聚苯胺载铂复合电极（Pt-PANi/Pt）。通过循环伏安和SEM测试证明:Pt的电沉积方法和铂载量的大小对聚苯胺载铂电极催化乙醇的电活性具有很大影响。在一定的铂载量下,脉冲电位法电沉积Pt形成的复合电极较恒电位法电沉积Pt得到的复合电极对乙醇具有更高的催化活性;交流阻抗测试Pt-PANi/Pt复合电极结果表明:电化学反应阻抗小,催化活性高;反应温度提高,有利于乙醇的催化氧化,反应温度为80℃时,催化电流达到32mA/cm²。     

促进剂对乙醇水溶液光催化脱氢性能的影响

考察了担载各种不同过渡金属的CdS粉末光催化剂的脱氢活性,得出活性顺序为Pd(5％)/CdS(化学镀)>Pt(5％)/CdS(机械混合或化学镀)>Rh_2O_3(1％)/CdS(机械混合),否定了Cu和Ag作为主催化组分的可能性,在Pt/CdS体系中,Pt的最佳担载量为5％左右,研究了包括第二金属组分作为可能的促进剂的双金属组分M_1+M_2/Cds光催化剂的脱氢活性,肯定了Cu和Ag是Pt/CdS和Pd/CdS体系的良好促进剂,有明显助催作用.实验证明Pt(5％)+Cu(5％)/CdS为这两种金属组分的最佳匹配量。     

Pt／Au纳米双金属簇的制备及表征

采用硼氢化钠还原法制得聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的Pt/Au纳米双金属簇,用TEM、UV-VIS吸收光谱进行了表征,从制备方法、还原顺序、金属不同摩尔比等方面对双金属簇的影响进行了研究。分别制得了Pt/Au合金及Pt/Au核壳结构的直径在2~5nm的纳米双金属簇。     

Pt表面负载Ni单原子层膜性质的第一原理

利用密度泛函理论研究了Pt(111)表面上Ni负载单层的结构与性质,并与母体金属表面进行了对比.Ni负载单层表面与母体金属表面具有完全不同的弛豫行为和电子结构,晶格大小的差别使得负载的Ni原子d态趋于局域化,功函数增大,利于给电子分子的吸附.表面功函数可以作为一个定量指标,预测双金属催化剂的催化性能,辅助催化剂的设计.     

碱度对熔渣导热系数的影响

用氮气保护钼片双套筒配铂铑热丝法 ,对不同碱度的还原性熔渣导热系数做了测定研究。结果表明 ,炉渣导热系数随碱度的增加呈先增加后减小的趋势 ;在碱度大约为 1时 ,炉渣导热系数取得最大值     

掺Cu对O吸附RhxPt1-x合金(110)表面偏析的影响

应用计算机编程构造出了考虑和不考虑吸附与偏析相互作用情况下无序二元合金RhxPt1-x(110)表面的原子集团模型(O的覆盖度为0.5).考虑掺Cu对合金表面产生影响的原子集团模型,Cu的掺入采用替位式,即将O的最近邻的Rh替换为Cu.应用Recursion方法计算了掺Cu对O吸附情况下RhxPt1-x无序二元合金(110)表面的电子结构,由此得出:1)Rh0.7Pt0.3合金表面存在着Rh偏析,掺Cu使合金表面偏析情况发生逆转;2)掺Cu后,Cu使Rh与O的共价相互作用减弱,进而降低了合金表面的总态密度.     

Pt-Ni合金团簇的结构与磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算程序包VASP(Vienna ab-initio Simulation Package)对Pt13,Ni13及Pt-Ni合金二十面体团簇进行了计算机模拟研究.研究表明,Pt13和Ni13团簇显现出完美的Ih(正二十面体)对称性,Pt13团簇的磁矩为2.13μB,Ni13团簇的平均原子磁矩也比其体块的原子磁矩有所增大.对Pt-Ni合金团簇,Pt原子倾向于偏析到团簇表面,团簇的平均最近邻键长随着Ni原子数目的增多而单调减小,总磁矩可通过Ni含量的变化而进行调制.     

Surface-confined Pt-based catalysts for strengthening oxygen reduction performance

Developing highly efficient catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) is a key to the fabrication of commercially viable fuel cell devices for future energy applications. Considerable progress has been made to reduce Pt usage and improve performance of the Pt catalysts by modulating exposed facets of Pt nanocrystals and combining Pt with other metals to generate bimetallic nanocrystals with structures in the form of alloys, core-shells, branches or anisotropies. Apart from the above methods, confining Pt-based nanoparticles (NPs) surfaces with elaborately selected layers such as polymers, silicon or carbons can also lead to an optimized Pt electronic structure, which is beneficial to ORR process. In this minireview, we summarize the recent advancements in the area of surface-confined Pt-based electrocatalysts for ORR with emphasis on introducing the design strategies and synthesis methodologies. The integration of these catalysts into ORR operations and the resulting performance as well as the strengthening mechanisms is also discussed. Meanwhile, the insights into the research directions are proposed in order to shed light on the future development of surface-confined Pt-based ORR catalysts.     

用遗传算法研究复合团簇（Ag）x（Rh）n—x的基态能和结构

应用遗传算法并结合紧束缚二级矩近似势对复合团簇（Ａｇ）ｘ（Ｒｈ）ｎ－ｘ的基态能和基态结构进行了研究,计算结果显示：随着Ｒｈ原子掺杂比例的增大,复合团簇（Ａｇ）ｘ（Ｒｈ）ｎ－ｘ的基态能量呈现上升趋势,并且其基态结构都是二十面体基础上的微扰。     

铑钌双金属双配体催化剂制备氢化丁腈橡胶

采用自制的新型铑钌双金属双配体催化剂对丁腈橡胶(NBR)进行溶液加氢,制得氢化丁腈橡胶(HNBR).加氢度≥98%,产物无凝胶.实验表明,这种新型铑钌双金属双配体催化剂(Rh-Ru-T-Y), 不仅具有与铑钌双金属单配体催化剂(Rh-Ru-P)及单一铑催化剂(RhCl(PPh3)3)相同的催化活性和选择性,而且还具有良好的空气稳定性.     

微量Pt,Pd和Rh的在线分离富集与FAAS测定

提出用VS-Ⅱ型碱性阴离子交换纤维流动注射在线分离富集-火焰原子吸收光谱法(FI-FAAS)测定复杂样品中的Pt,Pd和Rh的分析方法.该方法检测限低,Pt:0.064μg/mL,Pd:0.074 μg/mL,Rh:0.025μg/mL,采样频率大,可用于复杂样品中痕量贵金属的测定.