高分散PtRu/C催化剂的制备及对甲醇及吸附态CO的电催化氧化

采用化学还原浸渍法在两种不同条件下制备炭载PtRu催化剂,通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析,运用循环伏安法、线性扫描法来检测不同条件下制备的催化剂对甲醇及吸附态CO(COad)电催化氧化活性的影响.结果表明,不同条件下制备的催化剂Pt和Ru形成合金的程度不同,Pt-Ru合金原子的颗粒在载体炭上的粒径大小和分布不同,导致催化剂对甲醇及COad的电氧化催化活性不同.其中以甲醛为还原剂在乙二醇体系中制备的催化剂PtRu/C-2能形成较好的合金状态,粒径小,分布均匀,对甲醇及COad的氧化具有较高的电催化活性.     

CO/H2燃料气的质子交换膜燃料电池性能研究

质子交换膜燃料电池的燃料气多来自于重整气 ,而重整气中所含的CO对电催化剂有毒化作用 ,使电池性能大幅度衰减 .本文就CO对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究 ,结果证明 :随CO通入时间的延长 ,电池性能剧烈衰减 ,然后趋于稳定 ,但仍有振荡 ;同时CO浓度越高 ,中毒现象越严重 ;温度升高 ,CO的毒化作用减轻 ;CO在催化剂表面的吸附是可逆的 ;PtRu/C较Pt/C的抗CO中毒能力强 .本文所制的PtRu/C催化剂的抗CO性能已与商品催化剂接近     

Pt/C催化剂的硅钼酸电化学修饰

通过电化学循环伏安法将硅钼酸修饰到Pt/C催化剂表面, 比较了硅钼酸修饰对Pt/C催化剂上CO、甲醇及乙醇电氧化反应的影响. CO消除伏安测试结果表明, 用硅钼酸修饰后的Pt/C催化剂上吸附的CO的起始氧化电势和峰电势, 与修饰前相比分别降低了80和60 mV, 表明修饰后Pt/C催化剂的抗CO性能有明显提高. 对于甲醇的电氧化反应, 硅钼酸的修饰不仅提高了甲醇电氧化的电流密度, 而且降低了甲醇的起始氧化电势, 促进了中间氧化产物的脱除;而在乙醇的电氧化反应中, 硅钼酸修饰虽对Pt/C催化剂上乙醇的起始氧化电势没有影响, 但能增加乙醇电氧化的电流密度.     

微乳液法制备的PtSn/C催化剂对乙醇的电催化氧化性能

以甲酸钠为还原剂,在水/triton X-100/乙二醇/环己烷的W/O型微乳液中制备PtSn/C催化剂.采用X射线衍射（XRD）分析催化剂的结构,循环伏安法和电化学阻抗谱法测试催化剂对乙醇的催化氧化性能.结果表明,微乳法制备的PtSn/C催化剂部分合金化,与Pt/C相比,PtSn/C对乙醇的电催化氧化活性有明显提高,具有更高的抗CO中毒能力.     

制备条件对甲醇电氧化催化剂PtRu/CAs性能的影响

本文利用液相浸渍还原的方法制备了PtRu/C催化剂, 其中Pt质量百分含量分别为15%, Pt和Ru的原子比为2:1. 研究了金属前驱体于不同介质（CH3COOH、H2O及CH3COONa）中浸渍所制备的催化剂组成, 结构以及活性方面的区别. 同时比较分析了不同载体（碳纳米管CNTs与碳气凝胶CAs）对催化剂性能的影响. 催化剂的物化性质通过XRD, TEM以及EDS来表征, 并采用循环伏安法测试其电化学性能. 结果表明以碳气凝胶为载体,均匀分散于异丙醇与水混合溶液后, 加入CH3COOH, 使金属前驱体在酸性介质中浸渍, 再用NaOH调节pH值至碱性, 同时生成CH3COONa作为稳定剂, 然后再用NaBH4还原所制得的催化剂具有更高的电催化活性, 其峰电流密度达到38.24 mA/cm2, 远高于本文中在其他条件下制备的催化剂.     

PEMFC催化剂的研究：自制Pt/C电催化剂的性质

研究了一种用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的自制Pt/C电催化剂(标记为THYT-1)的物理化学和电化学性质.将THYT-1电催化剂与E-TEK公司的同类电催化剂的组成、形态及电催化性能进行了比较.单电池测试结果显示, THYT-1的电催化性能优于E-TEK电催化剂. CV测试结果表明CO在这两种电催化剂上的电氧化性能相近;TEM分析表明两种催化剂上Pt晶粒在炭载体上呈均匀分布,平均粒径均为2～3 nm; XPS和XRD测试结果表明两种催化剂中Pt主要以金属态存在.这些数据表明THYT-1催化剂的物理化学性质与E-TEK公司的相类似.     

热处理对甲醇电氧化催化剂PtRu/C性能的影响

采用非离子表面活性剂Triton X-100作为稳定剂制备了催化甲醇电氧化反应的PtRu/C催化剂, 研究了热处理温度对催化剂的组成、结构、形貌和活性的影响. 利用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂催化甲醇电氧化的活性, 用热重和差热分析(TG-DTA)、X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对PtRu/C催化剂进行了表征. 研究结果表明, 热处理对PtRu/C催化剂粒子的大小、分布和Pt的氧化态有重要的作用. 在350 ℃下热处理的催化剂显示了最好的催化甲醇电氧化的性能, 由Triton X-100作为稳定剂制备的PtRu/C催化剂最适宜的热处理温度是350 ℃.     

无机胶体法制备Pt/C催化剂及其性能表征

采用无机胶体法制备用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的Pt/C催化剂。研究了影响PtO₂胶体生成和稳定性的因素(溶液的pH值、浓度和温度条件等)以及不同还原剂浓度对Pt/C催化剂性能的影响。透射电子显微镜测试结果表明，采用经优化的工艺条件所制备的Pt/C催化剂平均粒径为3 nm，且分散性好、粒度均匀。X-射线衍射分析表明，催化剂中Pt(111)晶面的相对含量较高，有利于加速氧还原反应。单体PEMFC的电压/电流密度曲线测试表明，所制备的Pt/C催化剂具有良好的电化学性能。     

PtRu/C催化剂上甲醇电氧化的电化学阻抗谱

利用电化学阻抗谱(EIS)研究了甲醇在不同电化学极化处理后的PtRu/C催化剂上的电氧化动力学参数.通过交流阻抗理论的分析,从理论上研究了不同电势区间(低、中、高)内反应中间产物的表面覆盖率随电极电势的变化规律以及对反应法拉第电流的影响,较好地解释了甲醇电氧化实验中的动力学规律在低电势区,甲醇分子脱除第一个氢原子的基元反应,即第一个电子的传递反应为速率控制步骤,而在高电势区,反应中间产物COads的氧化脱除则为速率控制步骤.     

质子交换膜燃料电池Pd修饰Pt/C催化剂的电催化性能

通过对Pt催化剂表面进行Pd修饰提高质子交换膜燃料电池阴极催化剂的氧还原反应(ORR)活性. 采用乙二醇还原法制备了不同比例的Pd修饰Pt/C催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 制备的催化剂贵金属颗粒粒径主要分布在1.75～2.50 nm之间, 并均匀地分散在碳载体表面. 循环伏安方法(CV)研究表明Pd修饰Pt/C催化剂的电化学活性面积低于传统的Pt/C催化剂. 但通过旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现, 制备的催化剂具有比传统Pt/C催化剂高的ORR活性.     

甲醇电氧化催化剂Pt/CeO2-CNTs与PtRu/C的比较研究

为认识合成催化剂Pt/CeO2-CNTs与商用催化剂PtRu/C(E-TEK)的催化性能和结构特点, 用CO溶出法和恒电位氧化法比较了这两种催化剂对CO的电氧化活性, 运用循环伏安法和恒电位氧化法比较了这两种催化剂对甲醇的电氧化活性. CO电氧化实验结果表明, PtRu/C上CO的电氧化活性明显优于Pt/CeO2-CNTs; 甲醇电氧化实验结果却表明, Pt/CeO2-CNTs与PtRu/C上甲醇电氧化表观活性相当. 为从结构特点上解释PtRu/C上CO电氧化和甲醇电氧化活性的不一致, 对PtRu/C进行了循环伏安扫描和CO溶出实验. 结果表明, PtRu/C的甲醇电氧化电流之所以没有预期高, 一是由于Pt比表面积不够大, 同时Pt-Ru之间协同作用有待提高. 本研究结果表明, 尽管Ru对Pt上CO电氧化有显著助催化作用, 但要充分发挥其对Pt上甲醇电氧化的助催化作用, 需同时提高Pt表面积和Pt-Ru接触界面. 该结论对设计甲醇电氧化催化剂具有普适意义.     

Effect of third metal on the electrocatalytic activity of PtRu/Vulcan for methanol electro-oxidation

The effect of a third metal on the activity of PtRu/Vulcan toward methanol oxidation reaction (MOR) is studied. An efficient method to prepare ternary catalysts was used, which allows the introduction of the third metal to PtRu/Vulcan without altering its particle size or dispersion. Ni, Mo, Co, and Ir were chosen and added to PtRu/Vulcan, based on theoretical and experimental literature results, anticipating enhancement in the catalytic activity of PtRu/Vulcan. The composition of the third metal can be varied from trace to considerable amounts. Transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis were used to determine the particle size, dispersion, and the composition of the ternary catalysts. Cylic voltammetry, chronoamperometry, and CO-stripping voltammetry were used to analyze and compare the activities of the catalysts at 25 °C. It has been found that the addition of even trace amounts of third metal significantly affects the catalytic activity of PtRu toward MOR.     

化学镀制备高性能直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极催化剂PtRu/C和PtRuSn/C

应用化学镀方法,以活化-敏化处理的活性炭作载体,制备高分散催化剂PtRu/C和PtRuSn/C.XRD、TEM及电化学测试表明,该催化剂Pt、Ru、Sn形成合金.金属颗粒的平均粒径约为3 nm.PtRu/C和PtRuSn/C二者对乙醇的阳极氧化都具有良好的催化活性和稳定性.     

The influence of hydrogen peroxide on carbon monoxide electrooxidation at Pt/C and Pt:Ru/C electrodes

Polymer electrolyte fuel cells constitute one of the most important efficiency energy converters for non-centralised uses. However, the use of fuels arising from reformate processes significantly lowers the current efficiency because of anodic catalytic poison coming from adsorbed carbon monoxide (CO_ad). In this work, the influence of the addition of hydrogen peroxide in the flow current is studied, considering the adsorption and electrochemical oxidation of carbon monoxide on carbon-supported Pt (20% Pt/Vulcan) and Pt:Ru (1:1, 20% Pt:Ru/Vulcan) catalysts in 2 M sulphuric acid. The investigation was conducted applying cyclic voltammetry and on-line differential electrochemical mass spectrometry. A series of experiments has been performed to investigate the influence of the temperature as well as the time of contact and the concentration of hydrogen peroxide. Oxidation of CO_ad to carbon dioxide occurs at lower potentials in the presence of hydrogen peroxide. Moreover, it is possible to remove ca. 70% of CO_ad on Pt/C electrodes. On the other hand, for PtRu/C electrodes, similar charge values to those of Pt/C electrodes were obtained for the CO stripping, but the process occurs at more negative potentials. In this case, the effect of partial desorption for CO_ad by interaction with hydrogen peroxide is added to the bifunctional mechanism usually considered for this alloy. This paper is dedicated to Prof. Francisco Nart, in memoriam.     

Pt／C－SPE和PtRu／C－SPE膜电极上甲醇的催化氧化

采用化学还原法制得直接甲醇燃料电池中甲醇阳极氧化的Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＲｕ／Ｃ催化剂．结果表明后者比前者具有更高的催化活性．通过ＸＲＤ和ＸＰＳ的分析,阐明了Ｒｕ对提高甲醇电催化氧化活性的作用．