Pt—SDB疏水催化剂的抗毒稳定性

用CECE流程处理含氚废水时，催化交换单元中的Pt-SDB疏水催化剂会遇到少量的H2SO4，NaOH，Fe^3＋，Ca^2＋，Na^＋，Cl^＋，SO3^2＋，H2S，SO2和CO，这些物质可能会引起Pt-SDB疏水催化剂的催化活性发生变化，即发生催化剂中毒。为探明Pt-SDB疏水催化剂在这些物质存在下催化活性的变化，将其装入催化活性测试床，在同样的实验条件下测试催化剂在中毒前后及再生后的催化活性，结果见图1～8。     

含氚废气处理

研究了Pt-Al2O3亲水催化剂和Pt-SDB（聚苯乙烯一二乙烯基苯）疏水催化剂对含氚空气的净化处理。通过Pt-SDB单程催化氧化氢气性能研究和潮湿环境对Pt-SDB催化剂催化氧化性能影响研究（图1）显示，Pt-SDB催化剂在室温下对H2（氚）的催化氧化具有效率高，并且不容易受潮，能在潮湿的环境下保持活性，是一种较好的含氚废气处理催化剂。     

无机载体疏水催化剂研制

氚操作时一旦发生氚气泄漏，需要及时将氚气氧化为氚水，然后利用材料将氚水吸收，避免污染环境。对于氚废气的氧化处理方法，主要使用催化氧化法。目前，国内主要采用以Pt-SDB（聚苯乙烯-二乙烯基苯）为代表的有机疏水催化剂和以Pt-Al2O3为代表的无机亲水催化剂。这两种催化剂各有优缺点，Pt-Al2O3催化效率高，但是需要在120～180℃下使用，不便应急。Pt-SDB可常温使用，但随着催化氧化进程，催化剂容易自然升温烧毁而引发事故。因此，需要研制一种能在常温下使用、催化效率较高的安全催化剂。为此，筛选了两种合适的无机疏水载体，在此基础上负载贵金属研制了两种无机疏水催化剂，其性能见表1。     

紫外激光调控CoFe_2O_4表面氧空位以增强析氧反应催化活性（英文）

本文以尖晶石型材料CoFe_2O_4为模型催化剂,研究证实脉冲紫外激光辐照可以有效调控材料表面的氧空位含量,进而改变其析氧催化活性,得到了催化活性随辐照时间的火山型变化趋势.这种激光辐照方法可用于定量研究过渡金属化合物的表面阳离子价态、阴离子空位和物化性质间的关联.     

紫外激光调控CoFe2O4表面氧空位以增强析氧反应催化活性

本文以尖晶石型材料CoFe₂O₄为模型催化剂,研究证实脉冲紫外激光辐照可以有效调控材料表面的氧空位含量,进而改变其析氧催化活性,得到了催化活性随辐照时间的火山型变化趋势. 这种激光辐照方法可用于定量研究过渡金属化合物的表面阳离子价态、阴离子空位和物化性质间的关联.     

Methanol Tolerant Non-noble Metal Co-C-N Catalyst for Oxygen Reduction Reaction Using Urea as Nitrogen Source

机械研磨尿素、氯化钴、乙炔黑混合物并经800 oC热处理后,制备出了非贵金属Co-C-N(800)催化剂. X射线衍射测试表明催化剂中有单质β-Co生成. 用循环伏安法表征了催化剂的电化学特性,结果表明Co-C-N(800)具有良好的催化活性和耐甲醇性能. 45 h浸泡实验表明,催化剂在酸性电解液中具有较好的稳定性.     

Pt微观结构对疏水催化剂氢水液相催化交换性能的影响

氢水液相交换（LPCE）是从水中分离氢同位素的一种重要方法，是指氢气与液态水之间进行的氢同位素交换反应，可用于含氚重水提氚和升级，含氚废水处理及重水生产等，LPCE反应实现的关键是疏水催化剂的制备。从第一种疏水催化剂制备到现在，已经有超过1000种催化剂。尽管如此，各国研究的重点主要集中在如何提高催化剂疏水性，以延长使用寿命，提高催化活性，而一些常规催化剂更关注的基础问题几乎没有涉及，如Pt粒径大小、价态分布等Pt微观结构与催化剂活性的关系。这些问题的解决对改进催化剂制备工艺，进一步提高催化剂活性有重要作用。     

基于片层结构钴卟啉金属有机骨架的高效氧还原反应电催化剂

使用片层结构的金属有机骨架作为前驱物,通过高温煅烧制备出氮掺杂的介孔碳材料,同时在片层碳骨架上均匀分布着石墨化碳包裹的钴纳米粒子.电化学测试表明,800℃制备的样品具有与铂炭（Pt/C）催化剂相接近的氧还原反应催化活性,催化稳定性和甲醇耐受性良好,显著超越商品化Pt/C催化剂.     

纳米Pt/MgO催化剂的表征和催化性能

"用浸渍法制备了Pt/MgO催化剂,采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜和程序升温表面反应等技术对反应前后的催化剂进行了表征．甲烷部分氧化制备合成气的反应被用来考察催化剂的催化活性和稳定性．TEM结果显示活性组分Pt粒子的尺寸小于10 nm,而载体MgO的晶粒大小在50~200 nm．在固定床微反应器上进行．在800 ℃时,Pt/MgO催化剂表现了非常高的POM催化活性和稳定性,甲烷转化率和合成气的选择性在120 h内保持稳定．活性组分Pt以金属状态存在于载体的表面上,其存在状态和分散状态都很     

纳米级金属催化剂的特性

催化剂是一种能够在化学反应中提高反应速率而本身在反应结束后并不消耗的物质，它在化学工业和现在最热门的纳米材料制备中具有非常重要的作用．特别是纳米催化剂，其表面原子占有的体积比非常大。表面原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子很容易与其他原子反应．因此。纳米催化剂的催化活性显著高于传统催化剂，被国内外称作第四代催化剂．在均匀催化剂中讨论较多的就是所谓的尺寸效应．普遍的解释是，尺寸越小，比表面越大，催化活性越强．最近的一些工作讨论了纳米级金属催化剂在其他方面的重要特性，如颗粒尺寸的起伏和稳定性，催化剂的结构和作用机理等．     

Pt-Ru疏水催化剂氢水液相催化交换性能及反应机理

氢水液相催化交换（LPCE）是从水中分离氨同位素的一种重要方法，具体可用于重水提氚、含氚废水处理及重水生产等，疏水催化剂制备是LPCE的关键技术之一。改进催化剂制备方法，提高活性金属分散度，或在Pt中部分掺入其他金属，制备Pt基二元疏水催化剂，均可提高催化剂活性，降低催化剂成本。已证实，Pt中适量掺入Ir，Ti和Cr等金属，可提高疏水催化剂活性，而对Pt-Ru疏水催化剂催化LPCE反应的研究，目前无文献报道。     

室温合成非晶三硫化钼析氢催化剂的性能调制以及其在串联制氢器件中的应用

高催化活性、低成本、良好工艺兼容性以及高稳定性的析氢催化剂是实现一体化光电化学水解制氢器件的关键, 然而传统的贵金属催化剂由于储量稀缺、成本高昂而严重限制了光电化学水解制氢器件的产业化进程. 本文在室温下通过湿法化学合成法制备了高催化活性、成本低廉以及工艺兼容性好的非金属非晶三硫化钼析氢催化剂, 并研究了不同催化剂滴涂量对其催化活性以及串联制氢器件制氢性能的影响. 结果表明, 存在最优化非晶三硫化钼催化剂滴涂量以获得最佳催化活性(10 mA/cm²电流密度对应电势达260 mV vs. RHE(可逆氢电极), 塔菲尔斜率达68 mV/dec), 其粗糙表面以及多孔结构可获得更大的电化学接触面积以促进析氢反应. 进一步将其作为光阴极应用于串联制氢器件, 可有效降低过电势损失和提高光生电流密度输出, 与光阳极结合有望提高制氢效率.     

链状Pt-Ni纳米颗粒的制备、表征及高效电催化性能

开发高效、稳定的电催化剂是燃料电池走向实用的关键.为了解决催化剂因尺寸效应引起的催化活性和稳定性之间的矛盾,采用简便的一步溶剂热法设计合成了具有一维链状结构的Pt-Ni合金纳米颗粒催化剂.链状Pt-Ni纳米颗粒由平均尺寸约为10 nm的纳米颗粒和直径约为3 nm,长度为几百纳米的纳米线组装而成,该结构具有零维纳米颗粒高的比表面积和一维纳米线高的结构稳定性优势,可显著提高甲醇氧化反应的催化活性和稳定性,其质量活性和比活性分别是商业Pt/C纳米催化剂的5.7倍和7.6倍.经1000圈循环伏安测试后,该纳米材料仍保留91.2%的比活性,远高于商业Pt/C的4.4%.制备的一维链状结构很好地解决了纳米颗粒催化剂在反应中的团聚问题,为获得同时具有较高催化活性和稳定性的Pt基纳米催化剂提供了新的途径,有望实现大范围工业化应用.     

亚纳米厚的氧化铝包裹层可以显著提高负载型金纳米颗粒催化剂的热稳定性

负载型金纳米颗粒催化剂在许多催化反应中展现出非常好的催化活性,但是金纳米颗粒在高温等反应条件下容易烧结团聚,极大地限制了金催化剂的应用。利用原子层沉积技术在Au/TiO₂催化剂表面分别精确沉积了一层超薄的二氧化钛和氧化铝包裹层,并对比研究了包裹层对金纳米颗粒的热稳定性影响。原位红外漫反射CO吸附和x-射线光电子能谱数据证实了氧化物包裹层的存在。发现亚纳米厚的氧化铝包裹层能够在600 C完全避免金纳米颗粒的团聚;相反,二氧化钛包裹层对金纳米颗粒稳定性的提高没有明显效果。通过CO氧化探针反应的活性测试,发现随着煅烧温度的升高氧化铝包裹的Au/TiO₂ 催化剂的活性逐渐提高,表明高温处理可以促进被包裹金原子的暴露并表现出催化活性。提供了提高金纳米颗粒稳定性的有效方法,为拓展金催化剂在条件苛刻的反应中的应用奠定了技术基础.     

新型介孔Fe-N-C阴极催化剂用于微生物燃料电池

使用空气阴极的微生物燃料电池(MFC)能够在回收转化污水产生电能的同时直接利用空气中的氧气从而具有较大的应用前景。因此,阴极良好的氧还原(ORR)反应能力对MFC产电性能起到至关重要的作用。目前铂是公认的ORR性能最好的催化剂,但其价格昂贵,且易受微生物代谢毒化,不适合应用在MFC中。越来越多的研究集中在有良好的催化活性和稳定性的碳质ORR催化剂上。本文利用蛋白核小球藻作为ORR催化剂前驱体提供氮源和碳源,同时通过高温碳化引入铁元素掺杂制备出Fe-N-C ORR催化剂,研究对比了掺杂剂铁元素的价态对催化剂ORR性能的影响。实验得出三价铁直接碳化作为铁源的ORR催化剂获得了丰富的介孔结构,表现出更好的催化活性,在MFC中获得了更高的产电性能。     

不同催化剂体系对甲醇催化NO的影响

在柴油甲醇双燃料发动机排放污染物的基础上,利用合成气台架探究不同催化剂体系对甲醇催化NO反应的影响。结果表明在低温阶段(小于300℃)甲醇在Mo/γ-Al_2O_3催化剂体系上对NO催化转化效率最高,高温阶段(大于300℃)甲醇在Co/γ-Al_2O_3和γ-Al_2O_3催化剂体系上对NO的催化效率高。催化剂体系Co/γ-Al_2O_3(前)+Mo/γ-Al_2O_3(后)催化活性优于单独使用的两种催化剂。配气中的CO会使组合式催化剂体系低温阶段的催化活性大大降低,而H_2则可以使组合式催化剂体系的低温催化活性提高。     

不同离子辐照氟化锂材料时原位发光光谱测量分析

在BNU400注入机上搭建的离子激发发光(ion beam induced luminescence,IBIL)测量装置上,开展了相同能量(100 keV)条件下的3种离子(H~+、He~+以及O~+)辐照氟化锂材料时的IBIL光谱的原位测量工作,对比研究离子种类对氟化锂材料辐照缺陷的生成及其演变行为的影响.结合SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)模拟的结果,可以发现He~+辐照时的IBIL光谱强度最高,这是由于He~+激发产生的电子空穴对密度高于H~+,而O~+辐照时由于激发出的电子空穴对密度过高引起的非辐射复合比例增加,从而导致发光效率过低;质量数越大的离子辐照时,核阻止本领越大,会加快缺陷的生成和湮灭速率,降低达到平衡状态时的发光强度.近红外波段的F_3~-/F_2~+色心发光峰强度及其演变行为表明其耐辐照性能好于可见光波段的F_2色心.     

微波场对Co／La2O3上的甲烷部分氧化制合成气的影响

考察了微波场对Ｃｏ／Ｌａ２Ｏ３上的甲烷部分氧化制合成气的催化活性及产物选择性的影响，为揭示微波场与物质之间的相互作用规律进行了有意义的探索，结果表明，微波辐照下的反应有如下特点；在达到相同的ＣＨ４转化率时，微波活化方式下催化剂床层温度远比常规加热低得多，且产物中Ｈ２和ＣＯ选择性明显高于后者，微波活化方式的优越性还表现为：当微波加热的温度等于或高于１０７３Ｋ时，甲烷的转化率高达９９．３％以上，Ｈ２Ｏ     

新型非贵金属碳材料的开发及其氧还原性能研究

高效碳基非贵金属氧还原催化剂的开发是燃料电池突破高成本壁垒,实现商业化应用的关键。本文以金属有机框架为前驱体,采用简易的硫化-烧结处理工艺设计获得了一种新型钴/氮掺杂的多孔碳材料。通过对制备工艺进行优化,提高了材料的氧还原催化活性,分析获得了材料的微观结构与氧还原性能之间的相互影响规律,为非贵金属催化剂的开发提供了参考依据。实验结果表明:前躯体包含Zn时,经过900℃高温热解,衍生的催化剂展示了与商用铂碳催化剂媲美的氧还原反应活性、优异的稳定性和良好的抗甲醇能力,其起始电位为1.009 V,半波电位为0.864V,极限电流密度为5.310 mA.cm^-2。     

水蒸气作用下低浓度甲烷Cu/γ-Al_2O_3催化燃烧特性

实验研究了水蒸气对低浓度甲烷在Cu/γ-Al_2O_3催化剂上燃烧特性的影响规律,考察了低浓度甲烷转化率随水蒸气浓度的变化规律、催化剂的耐水稳定性及再生特性,通过催化剂的微观结构观测探讨了水蒸气对低浓度甲烷催化燃烧的抑制机理。结果表明,随着水蒸气浓度的增加,催化剂的催化活性逐渐降低,空气吹扫可使催化剂活性部分恢复;水蒸气存在的情况下,催化剂表面存在烧结,但烧结的程度受到温度和蒸汽浓度两方面的作用。水蒸气抑制作用的原因是水分子吸附在催化剂表面,占据活性位,并生成表面羟基,阻碍甲烷与催化剂的接触。