基于钛网基膜电极组件的被动式直接甲醇燃料电池

基于钛网基膜电极组件（membrane electrode assembly,MEA）设计并制作被动式直接甲醇燃料电池（directmethanol fuel cell,DMFC）．钛网基MEA以钛金属网作为电极支撑体基底材料,Nafionll7作为质子交换膜．PtRU／XC-72R作为阳极催化剂,Pt／XC-72R作为阴极催化剂．被动式DMFC壳体采用有机玻璃材料制作．密封元件采用硅胶片制作．紧固件选用标准件．在室温空气自呼吸条件下,选取不同甲醇浓度的电解液．测试了基于钛网基MEA的被动式DMFC极化性能．结果表明：当电解液中甲醇浓度从0．5mol／L经过1．0mol／L增大到1．5mol／L时．基于钛网基MEA的被动式DMFC的功率密度峰值呈现先增大、后减小的规律;当甲醇浓度为1．0mol／L。电池功率密度峰值为3．91mW/cm2．     

直接甲醇燃料电池中碳载Pt—TiO2阳极复合催化剂的研究

首次报道了通过化学还原和溶胶－凝胶法了直接甲醇燃料电池（DMFC）中Pt-TiO2/C阳极复合催化剂对甲醇氧化呈出了很好的电催化活性和稳定性,研究了催化剂的组份和制备条件对催化剂性能的影响,这种催化剂有望能在DMFC实际使用。     

直接甲醇燃料电池中碳载Pt-TiO2阳极复合催化剂的研究

首次报道了通过化学还原和溶胶?凝胶法制备了直接甲醇燃料电池（DMFC）中Pt-TiO2/C阳极复合催化剂对甲醇氧化呈现出了很好的电催化活性和稳定性.研究了催化剂的组份和制备条件对催化剂性能的影响.这种催化剂有望能在DMFC实际使用.     

Bi掺杂的直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展

发展可替代能源对缓解全球能源问题具有重要意义。直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell,DMFC) 因其工作温度低、能量密度高以及污染物排放少等特性,正逐渐成为最有发展前景的便携式能源技术之一。目前,其商业化进程主要取决于甲醇氧化反应(methanol oxidation reaction,MOR) 的动力学快慢、催化剂的成本和寿命。Bi元素的掺杂可以极大地提高甲醇电催化氧化的性能,并且可以提高阳极催化剂抵抗CO中毒的能力。介绍了掺杂Bi的贵金属和非贵金属阳极电催化剂,以及贵金属掺杂Bi₂O₃、Bi₂WO₆ 等光辅助电催化剂;综述了它们提高甲醇电催化氧化性能的机制,并展望了阳极Bi电催化剂在DMFC中所面临的机遇和挑战。     

PtPb/HCSs催化剂制备及电催化氧化甲醇研究

以二氧化硅微球作模板,葡萄糖为碳源,通过水热法成功合成粒径均一、尺寸较小的碳空心球(HCSs),并以此为载体合成碳空心球载铂铅纳米微粒复合催化剂(PtPb/HCSs),在1 mol.L-1CH3OH+0.5mol.L-1H2SO4混合溶液中考察了PtPb/HCSs催化剂对甲醇的电催化氧化性能。样品的成份、结构和形貌分别用SEM、TEM、XRD和EDS进行表征。循环伏安(CV)及计时电流法实验表明碳空心球载铂铅催化剂对于甲醇氧化具有良好的电催化活性及稳定性。PtPb/HCSs电极优异的催化性能归因于碳空心球的高比表面积以及Pb的协同作用,是一种优良的直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极材料。     

碳载Pt-TiO2阳极催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性

近年来,直接甲醇燃料电池（DMFC）由于使用液体燃料而越来越受到重视,但目前DMFC存在的一个普遍的问题是常用的Pt阳极催化剂易被甲醇氧化的中间产物所毒化.因此,一些研究者研究了能抗甲醇氧化的中间产物毒化的Pt二元合金或Pt和过渡金属氧化物复合催化剂,如Pt-Ru[1]、Pt-Sn[2]、Pt-WOx[3]等.考虑至TiO2在酸性溶液中的稳定性,Hamnett研究组[4]和我们研究组[5]发现pt-TiO2/Ti复合电极对甲醇氧化有很好的电催化活性和抗中毒的能力.本文报道了制备能在DMFC中实际使用的碳载Pt-TiO2催化剂（Pt-TiO2/C）的方法和比较了Pt-TiO2/C和Pt/C电极对甲醇氧化的电催化活性和稳定性.用固相法制备含Pt20％的Pt/C催化剂[6],将制得的pt/C催化剂和Ti（OBu）4按摩尔比1:1的比例悬浮在乙醇中,超声波震荡并加水,使Ti（OBu）4完全水解成TiO2,并均匀沉积到Pt/C催化剂上,洗涤,真空干燥,500℃热处理     

固相反应法制备的Pt/C催化剂对乙醇氧化的电催化活性研究

直接甲醇燃料电池（DMFC）由于具有燃料来源丰富、价格低廉、易于携带储存等优点,近年来一直是世界上许多国家研究和开发的热点[1].但是甲醇具有一定的毒性,因此要想实现DMFC在诸如手机、笔记本电脑以及电动车等可移动电源领域的应用,必须探索寻找新的液体燃料以替代有毒性的甲醇.其中乙醇很易从农作物中大量生产,又无毒,因此很有可能用作为替代甲醇作DMFC的燃料.乙醇的电催化氧化已被众多的研究者从电催化和乙醇燃料电池的角度进行了广泛研究[2-7].其中,对乙醇电催化氧化活性较好的有pt[2-4]、pt-Ru[6-7]、Pt-Pd[5]和Pt-Mo[7]等催化剂.我们研究组报道了用固相反应法制得的Pt催化剂对甲醇氧化的电催化活性要优于用常规液     

预沉淀法制备直接甲醇燃料电池的Pt-Fe/C阴极催化剂

用预沉淀法制备了炭载Pt—Fe（Pt—Fe／C）和炭载Pt（Pt／C）催化剂．发现Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性比Pt／C催化剂高,但对甲醇氧化的电催化活性比Pt／C催化剂差．即使在电解液中有甲醇存在时,Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性仍比Pt／C催化剂高．所以,Pt—Fe／C催化剂适合于用作直接甲醇燃料电池（DMFC）中的阴极催化剂．     

以多聚甲醛为还原剂用液相还原法制备碳载铂催化剂

以多聚甲醛为还原剂用液相还原法制备了直接甲醇燃料电池（DMFC）用的碳载Pt（Pt/C）催化剂.结果表明,由于制得的催化剂中Pt晶粒的平均粒径小,结晶度低,因此对甲醇氧化的电催化性能优于商品化的E-TEK公司的Pt/C（Pt/C-E）催化剂和以甲醇为还原剂制得的P/C（Pt/C-M）催化剂.     

直接甲醇燃料电池电极材料研究进展

介绍了直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作原理、电极材料研究现状和存在的问题.综述了DMFC电催化剂最新研究进展,对贵金属基合金特别是Pt-Sn电催化剂等作了评述,指出了电催化剂研究面临的问题.     

不同B′(TiFeZn)离子存在条件下对La_(1-x)Sr_xMn_(1-x)B′_xO_3活性的影响

为了更有效地在较低温度下催化氧化消除汽车尾气中的有害气体 CO和烃类 ,根据需要特研制出 3类不同 B′离子 (B′=Ti,Fe,Zn)参与的四元复合氧化物系列 La1 -x Srx Mn1 -x B′x O3 催化剂 ,通过 XRD,ESR等多种波谱技术的表征 ,全面地考察了不同 B′离子同晶取代后引发的作用及其 CO催化氧化活性的影响 .实验结果推出的 La0 .8Sr0 .2 Mn0 .8Zn0 .2 O3复合氧化物催化剂 ,在 1 30℃就已表现出较好的催化氧化性能 ,它的活性启动温度远低于 La0 .8Sr0 .2 Mn O3三元复合氧化物所显示的活性启动温度 .为低温高效催化体系的进一步开发研究提供了理论依据 .     

Ti3AlC2和Ti2AlC催化合成苯甲酸乙酯的初步研究

以苯甲酸、乙醇为原料,三元碳化合物Ti3AlC2和Ti2AlC为催化剂合成苯甲酸乙酯,采用内标法以高效液相色谱分析产品组成.结果表明,Ti3AlC2和Ti2AlC都具有一定的催化合成苯甲酸乙酯的作用.Ti3AlC2在高温下有利于苯甲酸乙酯合成,而Ti2AlC在低温下有利于苯甲酸乙酯的合成,并对催化反应机理进行了初步探讨.     

低浓度甲醇完全氧化钙钛矿型La1-xSrxMnO3催化剂研究

采用溶胶－凝胶法制备钙钛矿型复合氧化物Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３,研究其对低浓度甲醇完全氧化催化性能．实验结果表明：Ｓｒ２＋取代量和样品焙烧温度对催化剂活性均有显著影响,以８７３Ｋ焙烧的Ｌａ０．６Ｓｒ０．４ＭｎＯ３的催化活性为佳;催化剂的ＢＥＴ,ＸＰＳ,Ｏ２－ＴＰＤ,Ｈ２－ＴＰＲ表征研究结果证实,较大的比表面,较高的表面Ｍｎ浓度和氧吸附量都有利于催化剂活性的提高．     

{P8W48}-轮型多金属氧酸盐的合成及氧化催化性能

六缺位Dawson型钨磷酸盐K12H2P2W12O48·24H2O在NaAc-HAc缓冲溶液中发生自聚,形成了Na21[Na12H7P8W48O184]·70H2O(简写为Na-P8W48)轮型化合物.利用单晶X射线衍射、IR和XRD对Na-P8W48进行了表征,在该化合物的轮内12个活性位均被Na+占据.以环己醇氧化合成环己酮为模型反应,探讨了{P8W48}的氧化催化性能.考察了不同物料比、催化剂用量、反应时间、温度及催化剂的溶解性对反应的影响.结果表明,当环己醇/H2O2的摩尔比为1∶2.2,环己醇/{P8W48}(以W计)的摩尔比为200∶1,80℃反应3h,环己酮产率最高,在均相体系时产率可达93%,是环己醇氧化合成环己酮的优良催化剂.     

含铌硅磷铝双功能分子筛催化剂的合成及结构表征

合成了铁磷铝(FeAPO-5)、铁硅磷铝(FeSAPO-5)和铌铁硅磷铝(NbFeSAPO-5)分子筛催化剂,并采用XRD、红外光谱和固体魔角旋转核磁共振等方法对合成的催化剂进行了结构表征。结果表明:合成的分子筛具有AlPO4-5的骨架结构,并且铁、硅和铌金属杂原子进入了分子筛骨架。以丙酮醛和甲醇作为合成丙酮酸甲酯的原料,考察了NbFeSAPO-5分子筛催化剂的催化氧化及催化酯化性能,结果表明铁元素进入分子筛骨架使催化剂具有良好的催化氧化性能,而硅和铌的引入提高了分子筛的酸性和催化酯化性能,使NbFeSAPO-5分子筛催化剂成为同时具有催化氧化和催化酯化性能的双功能催化剂。     

臭氧催化氧化含油黏土的去油效果及动力学研究

针对热化学处理罐底油泥过程中产生的高难处理含油黏土(含油率为6.5%), 开发一种以天然铝矿石为催化剂的臭氧催化氧化处理技术。在优化处理条件下, 黏土的含油率可降低到1.2%, 满足SY/T7301—2016标准规定的处理要求。为进一步研究催化剂对臭氧催化氧化体系的贡献度, 从动力学角度出发, 分别对臭氧氧化与臭氧催化氧化两个过程中的反应活化能和反应速率常数进行比较, 结果表明, 添加催化剂后油泥的去除速率提高2~3倍, 反应活化能降低近84.2%, 从而在动力学上定量地说明该催化剂的有效性。该技术作为罐底油泥含油黏土副产物的一种深度处理技术, 进一步完善了罐底油泥的资源化、无害化处理体系。     

载体晶粒尺寸对CuY催化剂性能的影响

以偏铝酸钠和硅溶胶为主要原料,采用无导向剂法制备了不同粒径的分子筛NaY, 利用离子交换反应, 采用NH₄NO₃溶液将NaY转化为NH₄Y分子筛.以NH₄Y为载体,通过蒸气浸渍法制备了CuY催化剂.采用XRD、TEM、BET和XPS等技术对催化剂进行了表征分析.将CuY催化剂应用于甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)的反应,考察了载体粒径对催化活性的影响.结果表明:载体晶粒影响了孔结构,尤其是间隙孔的形成,进而影响催化剂的催化活性.当粒径约500 nm时,晶粒间隙孔恰好有利于DMC的形成,此时CuY催化剂表现出最优的催化活性,DMC基于甲醇的时空收率、甲醇转换率、DMC选择性分别为273.1 mg/(g·h)、6.5%、72.1%.     

钛硅沸石的制备及其选择氧化性能

采用水热晶化法和气固相同晶取代法成功地合成了Ｔｉ－ＺＳＭ－５和Ｔｉ－ＺＳＭ－１１型分子筛;应用苯酚羟基化,苯乙烯氧化和丙烯环氧化反应为探针,详细考察了不同方法合成的钛硅沸石的催化性能。     

Cu/SO_4~(2-)/TiO_(2-)Al_2O_3催化剂的制备及其催化性能研究

采用共沉淀法制备复合载体TiO2-Al2O3,并采用SO42-进行改性,然后负载上铜,制成Cu/SO42-/TiO2-Al2O3催化剂.借助红外光谱、X射线衍射等方法,研究该催化剂性能与结构的关系.催化性能的测试结果表明:Cu/SO42-/TiO2-Al2O3对于富氧条件下丙烯选择性还原NO反应具有良好的催化活性和水热稳定性,在275℃能使NO转化率高达83%.添加Ti不影响-γAl2O3的晶相结构,添加SO42-能与钛形成具有超强酸的结构,从而能够有效促使Cu/SO42-/TiO2-Al2O3催化性能的提高.     

TPR-TPO技术研究甲醇直接脱氢铜基催化剂

TPR-TPO是一种表征负载或非负载的金属或金属氧化物催化剂的高灵敏度技术,用此技术研究甲醇直接俄氢制无水甲醛负载型铜基催化剂Cu/SiO_2和Cu-Cr/SiO_2,动力学活性评价表明Cu-Cr/SiO_2的活性和单程寿命明显优于Cu/SiO_2,XPS和TPR-TPO谱测定,以及催化剂的再生实验结果表明,Cu的还原以及表面积炭是活性下降的主要原因,在高温条件下,铬组份可能以铬酸铜形式存在,使部分铜难还原,并阻碍了铜微晶的聚集。