核壳结构纳米催化剂的制备及其低温催化氧化NO性能

选用醋酸锰作为成壳的前驱物质、纳米二氧化硅作为核材料,分别采用浸渍法、浸渍沉积法和层层自组装法制备SiO2/MnOx核壳结构催化剂,并探索所制核壳结构催化剂NO低温催化氧化活性,对3种方法所制催化剂进行TEM表征。此外,分别研究核壳结构催化剂制备过程中核材料SiO2焙烧温度、SiO2负载锰物质后的焙烧温度、焙烧时间和锰负载量(质量分数)4个因素对催化剂催化性能的影响。研究结果表明:层层自组装法可制备出核壳结构催化剂,SiO2球形颗粒表面形成了厚度均一、包裹完整、界面清晰的晶状物壳层,壳层厚度为6~15 nm;能量色散谱仪(EDS)结果显示壳层上包覆物质主要为MnOx晶粒。在SiO2焙烧温度为400℃,SiO2负载锰物质后的焙烧温度为400℃,焙烧时间为4 h,锰负载量为15%条件下制得的SiO2/MnOx核壳结构催化剂,在反应温度为150℃时,NO转化率可达38.3%(进口配气为0.05%NO和3%O2(体积分数),空速为30 000~35 000 h-1),已达到现阶段较成熟的负载型锰基催化剂在此温度区间的NO转化水平。     

固体氧化物燃料电池阳极催化剂材料NiO/BaO/CeO_2的合成及抗积碳性能研究

采用甘氨酸燃烧法(GNP)合成了NiO/BaO/CeO_2(NiBaCe)催化剂,该催化剂对甲烷的水蒸气重整有较高的催化活性和稳定性。900℃时CH4的转化率达到了90.5%。在800℃时,经过至少400min的稳定性测试,CH_4转化率保持在78%以上。选取两种基底[8%Y稳定的二氧化锆(YSZ)和氧化铝(Al_2O_3)]通过共压法将催化剂与基底分别压制形成基底/催化剂双层生坯体,制备了NiBaCe-YSZ和NiBaCe-Al_2O_3两种催化剂层,并且利用独立催化剂层结构的电池研究了以甲烷为燃料时电池的放电性能。恒流放电实验表明以湿甲烷为燃料,800℃下负载催化剂的电池稳定操作13h后性能仍然较稳定,空白电池由于严重的积碳放电20min后电压迅速降为零,表明NiBaCe催化剂层的使用提高了电池镍基阳极的抗积碳性能。     

磁性核壳型纳米负载催化剂的制备及在重要有机反应中的应用进展

负载型催化剂可以解决均相催化剂存在的难分离、不易回收等缺点,磁性纳米粒子在催化化学反应的过程中,可以均匀地分散在反应体系中,与反应物充分接触,而提高反应速率,表现出优良的催化性能.综述了近年来磁性核壳型纳米负载催化剂的制备及应用,即γ-Fe2O3或Fe3O4为磁核和以尖晶石铁氧体(MFe2O4)为磁核的磁性核壳型纳米负...     

核壳型Co-Pt纳米粒子的氧还原电催化性能

采用两步化学还原法制备不同壳层厚度的核壳型Co-Pt纳米粒子。采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电镜(TEM)技术表征催化剂的结构和组成,用旋转圆盘电极动电位扫描法测试其对氧还原反应的催化性能。结果表明:核壳型Co-Pt纳米粒子直径约30 nm;相对于Pt/C,Co-Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,催化剂随着Pt壳层厚度的增加氧还原活性增大,抗甲醇能力逐渐降低。随着甲醇浓度的增加,氧还原起始过电位增大,峰电流密度减小。     

Ca2+对质子交换膜燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)长期运行过程中,其部件因损伤产生的杂质金属离子对燃料电池的电化学性能有重要影响。模拟PEMFC中Ca2+污染燃料电池工况,研究了Ca2+对PEMFC电化学性能的影响。实验结果表明:随着污染时间的增加,燃料电池性能逐渐衰减,当污染时间超过9 h,电池电压急剧降低;在高电流密度区(电流密度>400 mA/cm2),电压衰减最明显。在500 mA/cm2电流密度下恒电流放电2 h后,电压降低了41%。Ca2+的存在及其积累对质子交换膜燃料电池有明显的毒化作用。     

核壳型Ru@Pt在甲醇电催化氧化反应中的电子效应研究

通过两步化学还原法合成了不同壳层厚度的核壳型Ru@Pt纳米粒子,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等手段对粒子的晶体结构、表面元素、微观形貌及组成进行物理表征;应用循环伏安法和交流阻抗法对电催化氧化甲醇的催化性能进行电化学测试。结果显示,制备的Ru@Pt纳米粒子直径约为2~4nm,为核壳型结构;不同Ru@Pt样品氢的脱附峰随n(Pt)∶n(Ru)比值的增大呈现先增加后减小的"山形"趋势,其中n(Pt)∶n(Ru)=0.5∶1样品的脱附峰值最高;由于核层Ru对Pt壳层产生电子效应,使核壳型纳米粒子电化学活性面积增大,且电子效应越强活性比表面积越大;随着纳米粒子电子效应的增强,其比质量活性增大,甲醇反应过程的阻抗降低。     

直接甲醇燃料电池管状阴极的制备与性能

以管状金属钛网为支撑体,采用浸涂工艺在其外表面依次制备了气体扩散层、Pt/C催化层和Nafion 膜,制得管状阴极,并分析了影响电池性能的因素.研究结果表明,采用浆液浸涂工艺制备的阴极气体扩散层与催化层,均具有有利于气体传质和电化学反应的多孔结构.随着阴极催化剂载量的增加,单电池的性能也逐渐提高.当Pt载量为4.3 mg/cm2时,常温下以空气作为氧化剂,电池功率密度峰值约为12.3 mW/cm2,而同样的电池,在60 ℃下以氧气作为氧化剂,则可以达到40.0 mW/cm2,这表明温度和氧化剂种类与催化剂载量一样,是影响电池性能的重要因素.电池经约100 h工作时间后进行的等电压放电试验结果表明,该管状Ti基阴极的电化学稳定性优良.     

全固态染料敏化纳米二氧化钛／铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池。研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响，结构优化后，得到的性能参数，开路电压约为618mV，短路电流约为0．24mA／cm^2(氙灯照射，光强约为80mW／cm^2)，注入因子为54．5％，总光电转换效率为0．1％。对铜酞菁层进行碘掺杂后，电池的短路电流得到了提高，而开路电压有所下降。电池暗反应研究表明，电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大，载流子输运能力增强，电压的下降则是由于碘的掺人削弱了电池的整流特性。     

全固态染料敏化纳米二氧化钛/铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池.研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响,结构优化后,得到的性能参数,开路电压约为618 mV,短路电流约为0.24 mA/cm2(氙灯照射,光强约为80 mW/cm2),注入因子为54.5%,总光电转换效率为0.1%.对铜酞菁层进行碘掺杂后,电池的短路电流得到了提高,而开路电压有所下降.电池暗反应研究表明,电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大,载流子输运能力增强,电压的下降则是由于碘的掺入削弱了电池的整流特性.     

固体聚合物电解池膜电极优化研究

采用催化剂直接涂膜(CCM)方法制备膜电极(MEA),研究阴极和阳极催化层中使用不同催化剂活性组分担载量对膜电极性能的影响。采用电化学阻抗谱(EIS)分析MEA的电化学特性。研究结果表明:阳极催化层中,随着Ir担载量的增加,在相同电流密度条件下,电解池的极化电压下降,当Ir担载量增加到2.5 mg/cm~2以上,极化电压趋于稳定;阴极催化层中,随着Pt担载量的增加,在相同电流密度条件下,电解池的极化电压下降,当Pt担载量增加到0.5 mg/cm~2以上,极化电压下降不明显,趋于稳定。随着电极催化层活性组分担载量的增加,MEA的欧姆阻抗R?和电荷传递阻抗RCT的减小。对于阴极催化层,当Pt/C催化层的催化剂担载量过多时,由于传质和电荷传递阻力显著增加,导致MEA的R?和RCT增大。阳极催化层Ir的最佳担载量为2.5 mg/cm~2,阴极催化层Pt的最佳担载量为0.5 mg/cm~2。     

氟氮共掺杂磁性ZnFe_2O_4@C@TiO_2的制备与光催化性能

文章以ZnFe_2O_4@C为内核,采用溶胶凝胶法制备了氟氮共掺杂的磁性纳米复合光催化剂ZnFe_2O_4@C@TiO_2-F,N(ZCT-FN)。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、场发射透射电子显微镜(field emission transmission electron microscope,FETEM)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等对催化剂进行表征,在紫外-可见光下降解甲基橙(MO)探究其催化活性。结果表明,所制备的三元复合催化剂ZCT-FN具有核壳结构,粒径为1.1μm左右;中间碳层厚度为5~10nm,有效地避免了光溶解现象的发生;外壳层TiO_2为锐钛矿相,厚度为200~450nm。当氟钛摩尔比为0.1、焙烧时间为5h时所制备的催化剂活性较好,在紫外光下照射210min、可见光下照射90min对MO的降解率均能达到100%。F、N共掺杂导致ZCT-FN的紫外-可见光催化活性大大提高,5次循环使用后,在紫外-可见光下ZCT-FN对MO的降解率仍保持有90%。     

Ag@Cu_2O纳米立方体核壳结构对光助丙烯氧化反应的影响

传统的丙烯氧化反应的生产工艺复杂并且会带来大量污染废弃物,相比之下丙烯与氧气直接进行氧化反应具有很大的优势.然而,关于如何提高这种丙烯氧化反应的催化效率的报道较少.该文以Ag纳米立方体为种子,通过外延生长成功构建了具有核壳结构的Ag@Cu_2O纳米立方体,研究了其核壳结构对光助丙烯氧化反应的影响.催化测试结果表明,Cu_2O壳层有效抑制了丙烯的过度氧化,提高了丙烯醛的选择性.此外,Ag@Cu_2O核壳结构不仅有助于Cu_2O壳层的光生电子-空穴的高效分离,而且还可以充分利用内核Ag的表面等离子体共振效应提高局部反应温度.因此,这种核壳型催化剂能够有效地利用光来提高丙烯氧化的反应速率.     

铝(镁)合金消失模-型壳复合铸造型壳制备

采用基于发泡塑料模样、薄壁型壳和干砂真空造型技术制造铝(镁)合金复杂精密铸件,研究了粉液比对不同粉料配制的硅溶胶涂料性能及其型壳强度的影响,并进行了复合型壳制备优化工艺研究.结果表明:随着粉液比增大,涂料粘度、密度、涂片质量不断增大,型壳强度不断提高;锆英粉和铝矾土型壳焙烧后,型壳强度有较大提高,石英型壳强度出现下降现象系多晶转变所致.采用锆英粉-硅溶胶为表面层,背层为铝矾土-水玻璃2～3层复合型壳,具有较好表面质量和较高强度,且制壳周期短、成本低、脱壳方便.经浇注实验证实,该复合型壳完全能满足铝(镁)合金的浇注成形要求.     

功能区域化BaO-CuO-V_2O_5脱硫脱硝催化剂的性能

利用等体积浸渍法制备了BaO/AC催化剂,并在固定床反应器中考察了BaO/AC对SO2脱除和NO吸附的影响。实验表明,BaO有抑制SO2氧化、促进NO吸附的作用,随BaO担载量的增加,SO2的转化率逐渐下降,当担载量为10%(担载量即为BaO在半焦中的质量分数)时,转化率达到最低值;随BaO担载量的增加,NO的转化率增大,但当担载量大于20%时,转化率下降。通过浸渍-涂覆序列担载活性物方法制备了功能区域化脱硫脱硝催化剂,并对其进行EDS表征及脱硫脱硝活性测试。结果表明,在相同的反应条件下,所制催化剂比1%V2O5/AC催化剂有更高的脱硝活性和稳定性,EDS结果验证了催化剂颗粒壳层脱硝核芯脱硫的功能区域化效果,解决了传统催化剂脱硫影响脱硝的问题。     

FeNi/SiO2核 - 壳纳米球的制备及磁学性质

利用共沉淀结合氢气还原法制备球形核 - 壳结构的γ - FeNi/SiO2纳米复合材料.用X射线衍射(XRD)确定样品的相组成,用透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,用振动样品磁强计(VSM)测定样品的磁性能.结果表明:pH值是影响核 - 壳纳米结构形貌的重要因素;pH值为9左右且还原温度为700 ℃,制备出的纳米粒子具有近似的球形核 - 壳结构:纳米颗粒是以γ - FeNi合金为核心,其平均粒径大约为80 nm,外面包覆非晶SiO2壳层的核 - 壳结构;随着SiO2质量分数增加,样品的饱和磁化强度明显下降.随着还原温度升高,纳米粒子的尺寸大小略有增加,其饱和磁化强度明显增大,但矫顽力下降,这主要归结于铁镍与铁镍氧化物界面存在交换耦合相互作用.     

三种多元复合结构的核壳催化剂研究进展

以核壳结构复合而成的催化剂,在催化反应中常表现出较高的整体活性、大的比表面积、优异的择形催化效果和良好的热稳定性.部分催化载体因具有优异的择形效果和结构稳定性,在多元复合核壳催化剂的设计中也占据了一定的地位.本文主要介绍了几种常用催化剂载体(Al_2O_3、SiO_2、ZSM-5)参与复合的核壳催化剂制备与应用的概况.     

纳米硅@碳高性能锂离子电池负极材料

采用化学气相沉积法,通过在纳米硅表面原位制备碳层而获得具有坚固核壳结构的nano-Si@C锂离子电池负极材料,该材料能有效克服硅负极在充放电过程中出现的体积变化大和电导率低的问题.实验结果表明,nano-Si@C具有优良的电化学性能,首次库伦效率为87.0％,循环100次仍能保持高比容量(1133 mA·h·g-1)和高容量保持率.循环前后的透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)结果证明,紧密坚固的核壳结构使nano-Si@C在充放电过程中保持较好的结构稳定性,有利于电极的循环稳定.     

纳米硅@碳高性能锂离子电池负极材料

采用化学气相沉积法,通过在纳米硅表面原位制备碳层而获得具有坚固核壳结构的nano-Si@C锂离子电池负极材料,该材料能有效克服硅负极在充放电过程中出现的体积变化大和电导率低的问题.实验结果表明,nano-Si@C具有优良的电化学性能,首次库伦效率为87.0％,循环100次仍能保持高比容量(1133 mA·h·g-1)和高容量保持率.循环前后的透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)结果证明,紧密坚固的核壳结构使nano-Si@C在充放电过程中保持较好的结构稳定性,有利于电极的循环稳定.     

La1-xSrxMnO3的制备及氧电极催化性能测试

采用添加表面活性剂的柠檬酸溶胶-凝胶法制备钙钛矿型纳米氧化物La1SrMnO3。通过差热-热失重分析,确定了钙钛石型氧化物的焙烧制度。XRD分析表明,制备出的氧化物样品特征衍射峰明显,杂峰少,晶形完整,为纳米氧化物。氧电极的最佳工艺条件为:催化剂载体选用在600℃下(用N2保护)烧结2h后的活性炭,粘结剂选用60wt%PTFE的水分散液,催化层中PTFE的含量约在20wt%。在此条件下对催化剂进行了放电测试,当La1SrMnO3中=0.2时催化活性最高,电池可以在电流密度达到120mA/cm2以上时长时间放电。     

表层羧酸化的核/壳型高分子复合乳液的制备

本文采用种子乳液聚合方法．合成了表层羧酸化的核/壳型高分子复合乳液(CCSP)。采用索氏萃取器,测定了核层的凝胶含量。通过壳层羧酸含量的分析,确定了壳单体的加料方式,采用激光粒度仪分析了乳胶粒的粒径及分布．IR和DSC分析的结果表明,衣康酸(ITA)成功参与了壳层聚合反应。