石墨烯/CuCo2 O4固载Pd-Bi纳米粒子的制备及其电催化氧化乙二醇

以氧化石墨烯(GO)、醋酸铜、醋酸钴为原料,采用溶剂热法成功地合成复合载体GO/CuCo_2O_4,再通过浸渍还原法成功地将Pd、Pd-Bi纳米粒子负载到GO/CuCo_2O_4载体上,并用于碱性介质中乙二醇(EG)的电催化氧化.实验结果表明,双金属催化剂PdBi@GO/CuCo_2O_4对乙二醇的电催化氧化具有最高的催化活性和稳定性,优于目前商用Pd/C和单Pd负载型催化剂,其正向峰电流密度达到122. 7 mA·cm~(-2),是商用Pd/C (29. 57 mA·cm~(-2))的4. 1倍.这种优良的电催化性能归功于载体GO/CuCo_2O_4为双金属负载提供独特的骨架结构,以及Pd-Bi纳米粒子之间强烈的协同作用.而且,氧化石墨烯引入到CuCo_2O_4中有利于增强电子转移和增大接触面积,从而提高乙二醇的电催化氧化.这种新型催化剂的制备为发展高效Pd基电催化氧化直接醇类燃料电池提供新途径,具有较好的应用价值.     

CNx 纳米纤维负载Pd电催化剂对甲酸的电催化氧化

首先在高氯酸体系中,采用简单的直接混合反应法制得含氮导电聚合物聚苯胺纳米纤维,接着通过在不同温度下煅烧聚苯胺制得了含氮的碳纳米纤维(CNx),实验结果表明在800 ℃下热处理可以得到较好的CNx纳米纤维,其直径约为60～100 nm,长度达到1 μm.然后以其为载体采用液相化学还原法,制备了Pd/CNx催化剂,考察其对甲酸氧化的电催化活性和稳定性.结果表明,与传统的Vulcan XC-72载体相比,所合成的Pd/CNx催化剂对甲酸氧化表现出了较好的电催化性能.     

不同络合剂对Pd/MWCNTs催化剂的甲酸电催化氧化性能影响

以添加Na2CO3和NH3.H2O为络合剂的微波多元醇法制备碳纳米管载Pd催化剂(Pd/MWCNTs),并考察了络合剂对催化剂甲酸电催化氧化性能的影响。结果表明,NH3.H2O络合剂制备的Pd/MWCNTs催化剂,其Pd晶粒平均粒径最小(5.2 nm),对甲酸氧化的催化活性和稳定性最好。NH3.H2O与PdCl2能形成络合物,可能会促进微波合成中碳纳米管上形成均匀分散且较小粒径的Pd粒子,因此提高了催化剂的甲酸氧化催化性能。     

Pd对Cu/ZnO催化甘油氢解制取1,2-丙二醇性能的影响

通过共沉淀法和浸渍法制备负载微量Pd的Pd/Cu/ZnO (n(Cu)/n(Zn)=1/1.4)催化剂,采用H2程序升温还原 (H2TPR)、N2O吸附和H2吸附等方法对催化剂进行表征,在连续流动固定床反应器中考察Pd/Cu/ZnO催化甘油氢解的反应性能.结果表明:引入微量Pd降低了催化剂的还原温度,增强了催化剂氢吸附性能,但对催化剂活性Cu表面积的影响较小,有效地提高了催化剂上甘油氢解反应的稳定性.从Pd表面溢流到Cu表面的活化氢原子降低了H2O对催化剂活性Cu的氧化.     

溶液中等离子法制备Pt纳米颗粒负载TiO_2增强甲醇电催化性能

通过溶液中等离子法快速制备Pt纳米颗粒,选用TiO_2(P25)提升Pt纳米颗粒的电催化性能,并以石墨烯纳米片(GNs)为载体材料,通过简单的超声混合制备Pt/GNs/TiO_2催化剂。采用X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)及循环伏安曲线(CV)测试等表征手段分析样品的组成、形貌、表面电子特性及对甲醇的电催化性能。结果表明:制备得到了在GNs表面分布均匀、结晶性良好并且直径为2~5 nm的Pt纳米颗粒,同时TiO_2也成功分散在GNs表面。加入TiO_2极大地提高了Pt纳米颗粒对甲醇的电催化活性,Pt/GNs/TiO_2的电流密度约为2 480 m A/mg,是未加入TiO_2的Pt/GNs(747 m A/mg)的3.3倍,同时其循环性能和抗中毒性能也得到了提升。     

黑荆树单宁稳定钯纳米胶体催化水有机两相苯甲醇氧化反应

催化氧化苯甲醇是制备苯甲醛的一种简便高效的方法.以天然高分子黑荆树单宁(BWT)为两亲性稳定剂,制备水溶性钯纳米胶体催化剂,用于苯甲醇的氧化反应.采用透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段表征所制备催化剂的形貌,探讨制备条件对催化剂形貌的影响.TEM测试表明,单宁的用量对胶体中钯纳米粒子的粒径具有显著的影响,随着BWT用量从2 mg增加到60 mg,Pd粒子的粒径呈现减小趋势.FT-IR测试表明,BWT通过其结构中大量的酚羟基对Pd纳米粒子进行稳定和分散.系统考察单宁用量、反应温度、反应时间等因素对Pd纳米胶体在苯甲醇氧化反应中活性的影响,结果表明:当BWT用量为15 mg时制备的BWT15 mg-Pd胶体催化剂在50℃,空气气氛下8 h催化苯甲醇的转化率高达98.58%; BWT用量对催化剂重复使用性能也有显著的影响,BWT15 mg-Pd可以重复使用5次转化率仍然在90%以上,明显优于BWT5 mg-Pd和BWT60 mg-Pd.     

石墨烯/CoSnO3固载Pd-Pb纳米合金的制备及电催化氧化乙二醇

本工作采用水热-煅烧法合成出载体GO/CoSnO₃,再通过浸渍还原法将Pd、PdPb纳米粒子（NPs）负载到载体上,制备出Pd@rGO/CoSnO₃、PdPb@rGO/CoSnO₃新型阳极电催化剂,并用于碱性介质中乙二醇（EG）的电催化氧化.采用多种测试手段对产物的结构、组成及价态进行分析.结果表明,当摩尔比Pd∶Pb=1∶0.2时,Pd₁Pb_0.2@rGO/CoSnO₃催化剂的正向峰电流密度高达205.41 mA·cm^-2,是单金属催化剂Pd@rGO/CoSnO₃ (136.39 mA·cm^-2)的1.5倍,更是商业Pd/C (27.1 mA·cm^-2)的7.5倍,具有最佳的电催化活性、稳定性和抗毒性.这种杰出的电催化活性主要归因于GO/CoSnO₃复合载体具有立方体结构以及丰富的含氧原子,有利于金属的均匀负载;同时,Pd和Pb之间存在着强烈的电...     

一步法合成的Pd凹面立方体及其电催化甲酸氧化性质研究

基于本课题组前期工作,使用Ru~(3+)辅助合成方法,成功地一步合成了形貌和尺寸可控的Pd类凹面立方体结构,进而考察了该合成中获得的4种纳米结构在电催化甲酸氧化中的性能.研究结果表明,随着合成过程中加入Ru~(3+)含量的增加,得到的纳米晶体具有更加优异的电催化甲酸氧化性能,电流密度最高可达350.7A/g.由于合成方法简便、电催化性质优异,因此该系列纳米结构具有良好的商用价值.     

碳质纤维固载Pd催化剂制备及其催化性能研究

以乙炔为碳源、铜粉为催化剂制备碳质纤维(CF),采用氧化剂(硝酸、硫酸或过氧化氢)对所制备的碳质纤维进行氧化处理,将氧化后的碳质纤维固载Pd制备Pd/CF催化剂,并考察其在溴苯和苯硼酸Suzuki反应中的催化性能.利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)和场发射扫描电子显微镜...     

掺碳TiO_2纳米纤维负载PdRu催化剂的制备及对甲醇的电催化性能

以掺C的TiO_2纳米纤维为载体,通过化学还原法制备了一种新型直接甲醇燃料电池阳极催化剂PdRu/TiO_2-C.采用SEM、XRD和电化学分析等对其形貌、结构和电化学性能进行了表征.结果表明,Pd Ru/TiO_2-C纳米纤维催化剂对甲醇具有良好的催化活性,Pd、Ru物质的量比为1∶1时催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高.     

有机溶胶法制备的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能

首次用有机溶胶法制备了碳载Pd（Pd／C）催化剂．与液相还原法制备的Pd／C催化剂相比，用有机溶胶法制备的Pd／C催化剂的Pd粒子的平均粒径较小，相对结晶度较低，因此，它对甲酸氧化的电催化活性要比用液相还原法制备的好．     

羟丙基-β-环糊精修饰纳米碳管载钯催化剂的制备及其甲酸氧化性能

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为添加剂修饰碳纳米管为复合载体,常温常压下,成功合成了Pd纳米簇状结构,并用于甲酸的电催化氧化.XRD及TEM结果表明,制备出的Pd纳米簇状结构由粒径均匀,约为3.6nm的纳米颗粒组成,且高度分散沉积在载体表面.循环伏安测试结果表明,催化剂Pd/HP-β-CD-MWCNTs对甲酸氧化表现出了较高的催化活性和电化学比表面积.研究表明,在HP-β-CD存在条件下,将Pd纳米簇沉积在未作处理的碳纳米管上制备的催化剂适合应用于甲酸燃料电池.     

羟丙基-β-环糊精修饰纳米碳管载钯催化剂的制备及其甲酸氧化性能

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为添加剂修饰碳纳米管为复合载体,常温常压下,成功合成了Pd纳米簇状结构,并用于甲酸的电催化氧化.XRD及TEM结果表明,制备出的Pd纳米簇状结构由粒径均匀,约为3.6nm的纳米颗粒组成,且高度分散沉积在载体表面.循环伏安测试结果表明,催化剂Pd/HP-β-CD-MWCNTs对甲酸氧化表现出了较高的催化活性和电化学比表面积.研究表明,在HP-β-CD存在条件下,将Pd纳米簇沉积在未作处理的碳纳米管上制备的催化剂适合应用于甲酸燃料电池.     

总有机碳分析仪高温反应单元研制

研制适用于高温燃烧氧化-非分散红外吸收法的总有机碳(TOC)分析仪高温反应单元.该系统利用立式管式炉内侧的镍烙丝对石英管和石英管中的石英棉和催化剂进行加热,炉内安置K型热电偶,用于检测石英棉和催化剂的温度,管式炉外径达到130 mm,以保证保温性能.系统工作温度设定为680 ℃,以保证催化燃烧效果.分别在蜂窝陶瓷上进行负载质量分数为0.5%的Pd和0.07%的Pt两种催化剂测试.实验结果显示:这两种催化剂都能完全催化氧化TOC质量浓度为40 mg·L^-1的邻苯二甲酸氢钾和蔗糖有机物溶液;对TOC质量浓度高达1 000 mg·L^-1的试样,Pt催化剂效果稍稍优于Pd催化剂.     

等离子体处理的Pd/BiOBr光催化剂及其光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用水热合成法制备了BiOBr光催化剂.然后将制备好的BiOBr运用低温等离子体技术处理制备了Pd/BiOBr光催化剂.运用N_2-物理吸附脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对催化剂的结构和晶型进行了表征,利用光致发光(PL)谱、紫外可见漫反射吸收光谱(Uv-Vis DRS)技术和瞬时光电流谱对催化剂的光电特性进行了测定.并以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为底物,在可见光(λ≥420nm)条件下考察了Pd/BiOBr的光催化降解性能,结果表明Pd/BiOBr催化剂较纯BiOBr光催化效果显著提升,在反应11h时对RhB矿化率达到70%.同时分析了BiOBr和Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中活性物种,表明BiOBr在降解过程中主要涉及O_2·~-氧化,Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中超氧和空穴同时起作用.     

提升Pd基电催化剂氧还原活性的策略

氧还原反应(ORR)是许多电化学相关技术的核心反应,许多研究致力于制备同时具备高活性、高稳定性和低成本的催化剂。Pd基纳米材料由于其相对较优的催化性能和相对丰富的储量,有望成为Pt的替代品,受到了广泛关注,但要达到商品化程度,其性能需进一步提高。本文以Pd基催化剂应用于ORR电催化为背景,综述了近年来Pd基催化剂ORR的性能提升策略。围绕载体调控、形貌结构调控以及组分调控共3个部分进行总结,这些调控会利用配体效应、应变效应、系综效应(ensemble effect)和载体效应等从本质上改变Pd的分布状态、空间排列和电子结构,从而影响ORR中间产物在Pd表面的吸附状态。最后,简要介绍了Pd基催化剂面临的挑战和未来的发展方向,对高性能ORR催化剂的设计制备具有重要意义。     

高分散负载Pd催化剂上CO氧化性能

制备高分散的负载型催化剂是充分利用在自然界中储量极为有限的贵金属资源的重要手段.采用不同方法制备一系列负载Pd催化剂,考察了不同载体负载Pd催化剂的CO氧化性能.发现以乙酰丙酮钯为前驱体制得的Pd/TiO2催化剂活性远高于Pd/SiO2和Pd/Al2O3催化剂的活性,在室温下就表现出较好的CO氧化活性,且在无气相O2条件下CO可以与Pd/TiO2催化剂表面的氧物种(晶格氧)反应生成一定量的CO2.分散度测试、CO吸附的原位红外光谱和程序升温还原的结果表明Pd/TiO2催化剂上Pd物种以高分散Pd0形式存在,并与载体之间存在强相互作用,这可能是Pd/TiO2催化剂具有低温活性的主要原因.     

溶胶凝胶法制备Pd/rGO纳米复合材料

利用改性的Hummer法制备氧化石墨烯分散液,以氯化钯为原料制备硝酸钯,两者通过搅拌形成均匀稳定的水溶胶,控制反应温度使其凝胶化,复合材料凝胶冻干之后使用NaBH_4对其进行还原,制得Pd/rGO复合材料.通过SEM和XRD两种表征方法对Pd/rGO复合材料的形貌和结构进行了分析.采用循环伏安法、计时电流曲线方法研究了复合材料对于甲醇氧化反应的催化性能和电化学稳定性.研究结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的复合材料对于甲醇氧化反应具有良好的催化性能和电化学稳定性.通过探索反应条件,得到制备Pd/rGO复合材料的优化反应条件为:钯的质量分数为40%,尿素用量为100mg.     

乙醇在Pt/PMo12-CNTs/石墨电极上的电催化氧化

采用碳纳米管(CNTs)、磷钼酸(PMo12)修饰石墨电极,然后通过循环伏安法(CV)电沉积Pt,获得Pt/PMo12-CNTs/石墨电极.利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分别对改性CNTs结构及电极的形貌进行表征,通过CV、计时电流法考察了该电极对乙醇的电催化氧化性能.结果表明在催化剂Pt沉积量相当情况下,Pt/PMo12-CNTs/石墨电极较Pt/石墨电极具有更好的电催化活性和稳定性,表明PMo12改性CNTs是乙醇氧化电催化剂的良好载体.     

铁掺杂磷酸钴的电催化析氧性能研究

析氧反应(OER)在清洁能源氢的电催化产生过程中扮演着重要的角色.文中利用水热法和低温磷化法制备了泡沫镍(NF)负载的铁掺杂磷酸钴(Fe-Co_3(PO_4)_2/NF)催化剂,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)对催化剂的形貌、结构和组成进行了表征,并在1.0 mol·L~(-1)KOH电解质中对其析氧性能进行了测试.结果显示,与纯泡沫镍负载磷酸钴(Co_3(PO_4)_2/NF)相比,Fe-Co_3(PO_4)_2/NF催化剂具有更优异的催化性能,在10 m A·cm~(-2)的电流密度下过电势达274 m V,Tafel斜率更是低至33.9 mV·dec~(-1),并且在电流密度为45m A·cm~(-2)下连续测试24 h后,性能几乎无衰减,说明该催化剂具有良好的稳定性.