电沉积法制备PtRuNi、PtRuMo催化剂及甲醇电氧化性能研究

采用恒电位法在玻碳电极上沉积PtRu、PtRuN i和PtRuMo催化剂,研究了催化剂在硫酸溶液中对甲醇的电氧化性能;采用EDS-SEM观察催化剂的形态和测试催化剂的整体组成.研究结果表明,三种催化剂的组成(原子比)分别为Pt/Ru/Mo=3/1/1,Pt/Ru/N i=5/1/0.13,Pt/Ru=3/1,沉积的粒子为球形,粒径在100~600 nm.三种催化剂对甲醇的电氧化活性依次为PtRuMo>PtRuN i>PtRu.     

PtSn/C电极对乙醇的电催化性能研究

利用脉冲电位法在碳纸表面沉积Pt微粒制备了Pt/C催化电极,并在此基础上,采用不同的电化学方法沉积Sn微粒,制备了PtSn/C催化电极。用循环伏安法(CV)测定电催化剂催化氧化乙醇的活性,SEM分析催化电极的表面状态,并用XRD分析催化电极的结晶状况。结果表明：载入Sn后,形成PtSn合金;催化乙醇的活性提高3倍左右;并研究了Sn的电沉积方法和Sn载量的大小对PtSn/C电极催化乙醇的电活性的影响,在一定的铂载量下,采用循环伏安法沉积Sn所制得的PtSn/C(CV)催化电极较恒电位法制得的PtSn/C(CP)电极对乙醇具有更高的催化活性;Pt和Sn的物质的量的比为1∶1（其中载Pt量为202μg/cm²）的PtSn/C(CV)催化电极催化乙醇的活性最高。     

PtRu合金催化剂电催化氧化甲醇的作用机理

利用化学还原法合成了4种不同Pt/Ru原子比例的合金型PtRu/C、核壳型Ru@Pt/C及Pt/C直径相近的纳米金属催化剂。结果表明:Ru@Pt/C、PtRu/C催化剂纳米金属粒子的直径平均约为9~11nm,Ru@Pt/C呈核壳型结构;Ru@Pt/C电催化氧化甲醇机理较为符合电子效应机理,PtRu/C电催化氧化甲醇机理较为符合电子效应与双功能机理共同作用机理,催化机理的明确为新型催化剂的研发和改性提供了坚实的理论依据。     

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.     

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。     

现场红外透射方法研究甲醇水溶液体系在Pt-Ru上的电催化氧化过程

用电化学方法制备了Pt Ru催化剂,并对甲醇电氧化的催化效果进行了电化学测试;着重利用现场红外透射光谱方法研究了甲醇在Pt Ru电极上的电催化氧化过程以及催化剂中Ru组分的含量对甲醇电氧化的影响.发现当w(Ru)=13%时未测到有害中间产物CO,但w(Ru)=9%时则出现线性吸附CO的红外吸收峰,从而影响其催化活性.进一步认识了Pt Ru催化剂对甲醇电氧化的催化机理.     

促进型Pt/C类催化剂对甲醇的电氧化作用

研究了硅钼酸、磷钨酸促进型Pt／C类催化剂对甲醇的电氧化作用．采用循环伏安法和线性伏安法考察了催化剂的制备方法、添加剂、甲醇浓度、反应温度等因素对催化剂活性的影响,并用XRD和EDS技术对催化剂进行表征．结果表明：Mo含量(质量分数)为7．87％的Pt—Ru—Mo／C催化剂的活性为Pt—Ru／C商品催化剂(E—TEK)活性的1．65倍;添加硅钼酸和磷钨酸可以使得活性组分的分散度提高,从而显著提高催化剂的活性和抗毒性能．     

异型Ti电极直接乙醇燃料电池的制备与性能

采用Pt/C作为阴极催化剂,PtRu/C作为阳极催化剂,Nafion115和Nafion液涂覆膜作为质子交换膜,管状Ti丝(管)和平板式Ti网作为制备异型直接乙醇燃料电池的阴极和阳极的载体材料,制备管状阴极和平板阳极.观察了异型阴极和阳极的组织和结构,并通过单电池试验,研究了异型电极对直接乙醇燃料电池(DEFCs)性能的影响.结果表明,管状阴极涂覆的Nafion膜均匀一致,阳极催化剂与Ti网的结合能力较强,较高的O2流量有利于提高DEFCs单电池的性能,当膜载量达到25.0 mg/cm2以上时,会提高DEFCs单电池阻抗,当膜载量小于20.2 mg/cm2时,电池的使用寿命大大降低.     

几种商业催化剂电氧化二甲醚的催化性能研究

通过循环伏安法研究了三种商业催化剂--40%Pt/C, 20%Pt-10%Ru/C(Johnson Matthey)和 20%PtRu/C, Pt:Ru =1:1(E-TEK)在酸性介质中对二甲醚电氧化的催化性能,比较了不同商业催化剂的催化活性.实验发现,在Pt担载量为0.1 mg/cm2和25 ℃时,JM-两种催化剂的催化活性都高于E-TEK的,且JM-PtRu/C二元催化剂对二甲醚电氧化的活性又比JM-Pt/C高.这一结果表明了Ru的加入能一定程度上提高催化剂的活性和抗中毒能力.当温度由25 ℃升高到70 ℃,JM-PtRu/C对二甲醚电氧化的起始氧化和氧化峰电位分别负移160 mV和200 mV、氧化峰电流密度提高了0.63倍;而JM-Pt/C的分别仅负移80 mV和96 mV、氧化峰电流密度却提高了2.77倍.这表明了Ru 的加入提高了催化剂的抗中毒能力、催化活性和以二甲醚为燃料的电池输出电压.同时升高温度使得Pt对CO的吸附能力下降,可提高其电池的输出电流.进一步实验还表明了二甲醚的吸附是一个弱吸附,其吸附步骤是氧化的限制过程,而且Ru的加入一定程度上也抑制了二甲醚的吸附,即Pt和Ru的比应有一个优化值.实验还发现了这三种催化剂在50 ℃下电催化氧化二甲醚后,电极的电化学表面积均有增大的现象.本文的研究结果将为进一步探索新的直接二甲醚燃料电池阳极催化剂提供了一定的指导意义和基础数据.     

几种商业催化剂电氧化二甲醚的催化性能研究

本文通过循环伏安法研究了三种商业催化剂——40%Pt/C, 20%Pt-10%Ru/C（Johnson Matthey）和 20%PtRu/C, Pt:Ru =1:1（E-TEK）在酸性介质中对二甲醚电氧化的催化性能,比较了不同商业催化剂的催化活性。实验发现,在Pt担载量为0.1 mg/cm2和25℃时,JM-两种催化剂的催化活性都高于E-TEK的,且JM-PtRu/C二元催化剂对二甲醚电氧化的活性又比JM-Pt/C高。这一结果表明了Ru的加入能一定程度上提高催化剂的活性和抗中毒能力。当温度由25℃升高到70℃,JM-PtRu/C对二甲醚电氧化的起始氧化和氧化峰电位分别负移160 mV和200 mV、氧化峰电流密度提高了0.63倍;而JM-Pt/C的分别仅负移80 mV和96 mV、氧化峰电流密度却提高了2.77倍。这表明了Ru 的加入提高了催化剂的抗中毒能力、催化活性和以二甲醚为燃料的电池输出电压。同时升高温度使得Pt对CO的吸附能力下降,可提高其电池的输出电流。进一步实验还表明了二甲醚的吸附是一个弱吸附,其吸附步骤是氧化的限制过程,而且Ru的加入一定程度上也抑制了二甲醚的吸附,即Pt和Ru的比应有一个优化值。实验还发现了这三种催化剂在50℃下电催化氧化二甲醚后,电极的电化学表面积均有增大的现象。本文的研究结果将为进一步探索新的直接二甲醚燃料电池阳极催化剂提供了一定的指导意义和基础数据。     

喷雾电火花铣削加工工艺的研究

采用单因素实验对适合喷雾电火花铣削加工的脉宽/脉间比、层进给量及电极壁厚等参数的优化范围进行了选择;基于田口方法进行了喷雾电火花铣削加工的实验设计,根据实验结果建立了材料去除率的经验公式.实验及方差分析结果表明,材料去除率受脉宽/脉间比的影响最显著;采用优化后的加工参数大大提高了材料去除率,实现了喷雾电火花铣削的高效加工.     

纳米Pt-Ru/C电催化剂的制备

以炭黑（Vulcan XC72)为载体，将铂钌混合氧化物胶体吸附在炭黑上，然后用氢气还原以制备Pt-Ru/C电催化剂，利用X－射线衍射（XRD）经及X－射线能谱（XPS）技术对样品进行表征，结果表明：在Pt-Ru/C中，面心立方结构中的部分铂原子被钌原子取代，铂钌合金原子的粒子大小在3nm左右，铂钌氧化物吸附在炭黑上后，两种金属的氧化态降低，可以通过氢气鼓泡的方法将其还原。     

导电高分子聚苯胺载铂电极的交流阻抗测定

利用循环伏安方法电聚合导电高分子聚苯胺.用于在直接甲醇燃料电池电极中负载催化剂Pt.聚苯胺载Pt电极(Pt/PAni/C)的制备,提高了Pt的分散度,增加了Pt在电催化体系中的利用率.交流阻抗测试结果表明:Pt/PAni/C与直接碳载Pt电极(Pt/C)相比,电化学反应电阻减小,催化活性增高.通过比较Pt/PAni/C与Pt/C对甲醇的电催化氧化活性可知,Pt/PAni/C电极催化氧化甲醇的最大电流为50.7mA/cm2,是Pt/C电极最大氧化电流(7.6mA/cm2)的6.67倍.     

CO吸附于PtRu合金(100)面上的DFT理论研究

采用DFT方法对CO吸附在PtRu(100)表面的吸附行为进行系统性的研究,分析了键参数及电子结构．结果表明Ru的加入确实能削弱CO在合金上的吸附并且活化CO分子．当Ru的含量达50％时,PtRu催化剂抗CO中毒能力最强．另外CO分子在合金表面的吸附还和其吸附位及表面原子排布有关,CO吸附在Pt上较吸附于Ru上更强,吸附位周围分布Ru较分布Pt更促进CO分子的活化．     

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.     

基于Pt电极和Nafion电解质的CO传感器研究

为有效地对大气环境中的CO气体进行监控, 设计和制作了一种可在室温下工作的新型结构Nafion基CO气体传感器。该传感器由活性炭过滤帽、 Pt敏感电极、 Nafion膜、 对电极、 分隔层和储水罐等部分组成。储水罐的设计提供了Nafion膜正常工作时所需要的湿度环境。采用化学沉积法在Nafion膜上制备Pt敏感电极的工艺条件。研究结果表明, 当反应物H2PtCl6溶液浓度为5 mmol/L、还原剂NaBH4溶液浓度为30 mmol/L, NaBH4溶液的pH值为13时, 制作的Pt电极具有最好的气敏特性。对体积分数为400×10^-6的CO测试时,响应电流为107 nA, 响应时间为40 s, 恢复时间为50 s。当CO体积分数在50～400×10^-6时, 传感器的响应电流值与CO气体浓度具有很好的线性关系。     

Supergene mobility of noble metal elements in black rock series

In order to discuss the supergene mobility of noble metal elements in black rock series, measurements have been conducted with ICP-MS method for the contents of Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au and Ag in the primary jordisite-rich black shale ore, in the supergene leached jordisite-rich black shale ore, in the pyrite-rich black shale ore and in the water of pit, well and stream of the mining area near Zhongnan Village, Zunyi District of Guizhou Province. The temperature, pH, electric conductivity, dissolved oxygen of the water were also measured. The pit water is acidic with high electrical conductivity and low dissolved oxygen. The total content of platinum group elements in the primary pyrite-rich black shale ore is only 1/13 of that in the primary jordisite-rich black shale ore. The Ag content in the former is only a half of that in the latter while the Au contents in the two kinds of ores are almost the same. Being leached under supergene condition, the contents of most of the noble metal elements except Au in the jordisite-rich black shale ore greatly decrease; the leaching rates of Rh, Pd, Pt, the total platinum group elements and Ag reach as high as 66.72%～74.79%, revealing that under supergene condition, platinum group elements and Ag can migrate along with water; the ratios of Ag/Au, Pd/Ru, Pt/Ir and(Pt+Pd)/(Ru+Rh+Ir) are remarkably decreased, displaying that Pt and Pd relative to Ru, Rh and Ir, Ag relative to Au bear more active mobility. The noble metal elements in the black rock series near Zhongnan Village might be mobilized and migrate under the procession of "cold water" rich in [SO4]2- with pH value being about 2.4 at a temperature below 50 ℃.     

Nafion膜固定血红蛋白和银纳米粒子构筑NO_2~-生物传感器

利用Nafion膜将血红蛋白(Hb)和银纳米粒子(AgNPs)固载到玻碳电极表面制作N O-2生物传感器.循环伏安实验表明:Hb/AgNPs/Nafion膜电极在pH值为6.9的PBS缓冲溶液中呈现出一对明显的HbFe(Ⅲ)/(Ⅱ)氧化还原峰,该电极对N O2-有良好的催化作用,线性范围为2.0×10-5~3.4×10-4 mol/L(n=18,R=0.997),检测限为1.2×1 0-6 mol/L(信噪比为3);故该膜电极可做N O-2生物传感器.     

室温高聚物电解质氢催化传感器

分别采用混合压膜法和浸渍还原原位化学沉积法,以Pd为催化剂,高聚物质子导体Nafion膜为电解质,研制复合膜电极构成两种不同的室温固态电解质催化氢传感器。探索出以Pd盐自制Pd黑和浸渍还原制备膜电极的工艺条件,考察了一些因素对传感性能的影响,并进行了讨论。