碳载型Pd—Pt—Ag空壳纳米催化剂用于甲酸高效电氧化

通过Ag纳米颗粒部分置换预先吸附在活性碳表面的PdCl4^2-及PtCl4^2离子,制备了碳载型Pd—Pt—Ag空壳纳米催化剂．催化剂中不同Pd和Pt比例可通过控制前驱体溶液中的金属浓度方便实现．将得到的二元及三元空壳纳米催化剂用于甲酸电氧化,发现pd2．6Pt0．4Ag／C表现出了最佳的电催化活性,初步归因于表面活性位的增加及合金协同效应．     

氯化钠电解过程节能的电催化与反应工程基础2012年度报告

重点在xRuO_2@TiO_2表面上析氯反应的密度泛函(DFT)量化计算、TiO_2纳米管阵列负载含钌涂层阳极催化剂、镍基RuO_2/Ni复合镀层阴极催化剂和Ni-Mo-P纳米合金镀层阴极催化剂等方向开展了纳米结构催化材料设计、合成方法的研究;考察了上述催化剂在氯化钠电解过程中的电催化活性与稳定性;初步建立了RuO_2、TiO_2,以及其相互间不同掺杂比例的氧化物模型,并模拟计算其电子构型,了解掺杂前后各氧化物几何、电子构型演化关系,完善氯化钠电解过程析气电催化剂的几何形貌、表面状态、电子构型、吸/脱附行为以及电催化活性、催化机理等相关理论。     

不锈钢表面修饰纳米合金膜电极的电催化活性研究

以不锈钢(SS)作基底,自行研制不锈钢载纳米表面合金电催化材料(Surface alloy/SS),并运用循环伏安法(CV)和扫描电镜(SEM)等技术对该催化剂进行结构和性能表征.SEM研究表明,所研制的Surface alloy/SS电催化剂是一种由粒度主要约为100nm的颗粒合金组成的薄膜.循环伏安研究表明,所研制的Surface alloy/SS电催化剂在常温常压下对顺丁烯二酸的加氢还原表现出很高的电催化活性.顺丁烯二酸的起始还原电位为-0.4V,与通常用的阴极铅材料相比,正移约200mV.     

氮掺杂碳管载钯催化剂的制备及其电催化甘油氧化性能

通过软模板法制备得到两端封闭的中空管状聚吡咯(PPy-NTs),以其作为前体经过不同温度高温碳化得到含氮碳纳米管(N-CNTs),负载钯金属制备得到了Pd/N-CNTs电催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对催化剂结构、形貌及组成进行表征,使用电化学工作站对催化剂进行对甘油氧化反应的电催化性能研究.结果表明,制备得到的催化剂中,Pd/N-CNTs(800)对甘油氧化的电催化活性最优.Pd/N-CNTs(800)中N-CNTs为两端封闭的中空管状结构,形貌较均一;钯纳米粒子均匀分布在N-CNTs载体上,平均粒径2±0.2 nm.其对甘油氧化的峰电流值为2.08 A·mg■;在-0.1 V恒电位下1 800 s时的稳态电流值为0.59 A·mg■,是Pd/C催化剂的2.15倍;表现出了良好的甘油氧化电催化性能.     

微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响

在制备微结构可控纳米碳纤维基础上,研究纳米碳纤维微结构对氧气电催化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)性能的影响.利用化学还原法合成了Pt电催化剂,研究了纳米碳纤维微结构对Pt/CNFs电催化剂电催化性能的影响.研究发现,相对于基于活性炭的电催化剂,载于纳米碳纤维的电催化剂具有较高的ORR活性;同时,基于板式纳米碳纤维的电催化剂表现出最高的ORR活性.     

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.     

Ni-Cu纳米合金催化剂制备及析氧性能

Ni基纳米材料是一种高效制氧催化剂,是当前相关学术领域的研究热点.采用电沉积法制备高性能的Ni-Cu纳米合金催化剂,分析了其表面态调控对电化学性能的影响.在电子微扰和表面形貌的双重调控下,其电化学活性表面积稳步提升到5.45 cmz,其析氧反应动力学电位和反应过电位分别达到约132 mV和约164 mV.对催化剂的构-效机理研究结果表明,在合金化作用下,其高电位下的抗腐蚀性得到提升,Ni-Cu的表面稳定性得到显著提升,从而使其I-t耐久性提升到27000 s.这种高性能非贵金属合金材料对制备高效率、低成本催化剂,促进析氧反应材料商业化具有重要意义.     

金属纳米材料催化二氧化碳电化学还原的最新进展

能源枯竭和二氧化碳(CO_2)引起的温室效应制约着社会和经济的可持续发展.由于电能具有以风能、太阳能和潮汐能等清洁能源作为来源的优点,电催化还原CO_2被认为是CO_2资源化方法中最具发展前景的一种转化技术.通过电催化还原CO_2得到碳氢化合物或液体燃料等高附加值产品,可以有效地缓解能源和环境问题.随着纳米材料科学和纳米技术的不断进步,纳米结构的金属电催化剂除具备过渡金属良好的导电性能和配位催化能力外,其较高的比表面积还提升了对气体的吸附性能和增加了活性催化位点的分布.因此,纳米结构的金属电催化剂在电催化CO_2还原领域中展现出较高的催化活性和潜在的工业化能力.文章首先简要介绍了电化学还原CO_2的非均相催化过程,然后概述了近几年来在纳米金属电催化材料和反应机理相关的实验与理论研究方面的最新研究进展,并在最后对其发展趋势进行了展望.     

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.     

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...     

混合相钼酸钴纳米片电催化剂用于高效析氧反应

利用拓扑转化的方法设计合成形貌可控的混合相钼酸钴(CoMoO4)二维纳米片电催化剂.该催化剂的纳米片结构与混合相特征赋予二维面内的高度无序结构,可使更多的活性位点得以暴露;此外,二维结构增强了电荷转移效率,从而同时获得了优化的电荷传导能力与高活性位点数.得益于这些结构优势,在电催化析氧反应过程中,该催化剂呈现出低至28...     

Pt掺杂纳米Ni-Pt/C的制备及其电催化氧化甲醇性能

采用溶胶凝胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池阳极的Ni基双金属Ni-Pt/C催化剂(Pt的质量分数为5%),采用循环伏安法测试了催化剂电催化氧化甲醇的活性,并用XRD、TEM和XPS表征了金属粒子的微观形貌、晶型、表面元素,以考察催化剂制备过程中还原剂用量等工艺条件对纳米金属微观形貌及甲醇电氧化性能的影响。结果表明,所制得的Ni-Pt金属粒子直径为4~6 nm,属面心立方(fcc)晶型,粒子表面的Pt、Ni原子数比高于其内部;随着还原剂用量的增加和煅烧温度提高,催化剂活性呈先增高后降低的变化趋势,最佳还原剂用量为理论值的1.2倍,最佳煅烧温度为400℃,Ni、Pt前驱体同时加入制得的合金型Ni-Pt催化活性最高。     

NiO-FeS纳米复合材料的电沉积与电催化水分解性能

采用电沉积法在镍网(NF)基底上原位合成了氧化镍/硫化铁(NiO-FeS@NF)纳米复合材料,用于提高电解水效率。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等分析NiO-FeS的表面形貌和化学组分。结果表明:NiO-FeS呈明显的二维片状结构,主要由FeS和NiO组成,两者形成了有效的异质结。直接采用NiO-FeS@NF工作电极进行电催化析氧反应(OER),可提升电催化析氧性能。二维片状结构能够提供较大的比表面积和较多的活性位点,NiO-FeS界面处的电子转移速度加快。该研究可为高效纳米催化剂的制备提供一条便利且廉价的途径。     

纳米电催化材料的研究进展

介绍了纳米电催化材料的分类，制备方法，性质。初步介绍了纳米电催化材料的电催活性与纳米颗粒尺寸的降低之间存在的特殊规律以及纳米电催化材料上的异常红外效应。对今后纳米电催化材料的研究方向进行了展望。     

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.     

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.     

CocorePdshell/C核壳型纳米粒子电催化氧还原性能

应用胶体粒子模板法制备不同壳层厚度的CocorePdshell纳米电催化剂。TEM、XRD和EDS证实,CocorePdshell纳米粒子基本为球形,面心立方晶型(fcc)Pd成功包覆在纳米金属Co的表面,其中,Co1Pd2纳米粒子平均直径约10 nm且粒径分布较窄。动电位、交流阻抗、循环伏安及原位傅里叶变换红外反射光谱等电化学测试结果表明:与Pd/C相比,CocorePdshell/C纳米粒子对氧还原反应(ORR)的活性有明显的提高,甚至接近于Pt/C;抗甲醇能力非常优异,对甲醇氧化几乎无活性;不同壳层厚度催化剂中,以Co1Pd2/C催化剂的活性最高,在0.5 mol/L H2SO4中氧还原峰电流密度可达175.5 mA/mg,比Pt/C的要高出20 mA/mg。     

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...     

电沉积纳米晶体电催化电极的制备及性能

利用恒电流电沉积的方法从含有糖精,温度为50～60 ℃,pH＜3的瓦特槽中用直流和脉冲的方式制备纳米晶体镍、镍-钴合金电催化析氢电极.X衍射、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析结果表明此类金属(Ni)或合金(Ni-Co)表现出很强的(111)织构;该晶体为纳米晶体,其中含有少量硫;由电沉积纳米晶体制备成的电极在1 mol*L-1硫酸中比常规的金属Ni或电沉积粗晶镍有较强的电催化活性、稳定性和耐蚀性.