AuPd合金纳米粒子的电化学制备及其对乙醇氧化的催化性能

以氧化铟锡(ITO)透明导电膜玻璃为基底,电化学恒电位法制备AuPd合金纳米粒子.系统考察了AuPd纳米粒子的组成和不同制备条件对其结构和电催化性能的影响.运用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量散射谱(EDX)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法进行表征.结果表明,制备的AuPd合金中Au:Pd元素比与投料比基本一致,纳米粒子分散均匀;AuPd合金纳米粒子对乙醇电氧化的催化活性和稳定性显著高于纯Pd纳米粒子.当沉积电位-0.3 V、Pd:Au=3:1时,Au1Pd3纳米粒子对乙醇电氧化表现出最高的催化活性和稳定性:其对乙醇氧化峰值电流密度是相同条件下制备的Pd纳米粒子的7.7倍,稳定测试1800 s时乙醇氧化的电流密度(1.05 mA cm~(-2))是Pd纳米粒子(0.02 mA cm~(-2))的52.5倍.     

离子液体中水热合成Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs催化剂

采用水热合成法, 以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(C₆H₁₁BF₄N₂, EMIBF₄)为溶剂制备了Pt-Pd/MWCNTs(Multi-walled carbon nanotubes)和Pd/MWCNTs催化剂. X射线衍射(XRD)和X射线能量散射谱(EDS)测试证明了Pt-Pd合金和Pd纳米颗粒在MWCNTs的表面生成. 透射电子显微镜(TEM)照片不仅证明了在MWCNTs表面Pt-Pd, Pd纳米颗粒的生成, 而且还表明样品颗粒的平均粒径约为4 nm. 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表明, 在碱性环境下, 乙醇在Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs修饰的玻碳(GC)电极上均能发生氧化反应, 与Pd/MWCNTs修饰的电极相比, 在Pt-Pd/MWCNTs上乙醇的起峰电位负移了大约200 mV, 且具有更高的氧化峰电流值.     

氮化碳负载AuPd纳米催化剂甲酸分解制氢性能

以氮化碳为载体,采用液相还原的方法制备了不同AuPd比例的Au_xPd_(1-x)/CN催化剂,并将催化剂用于甲酸分解反应中,研究其催化制氢性能。通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂的结构进行了表征。结果表明,催化剂呈片状结构,Au、Pd纳米粒子形成了AuPd合金,并均匀地分散在氮化碳载体上,粒径大小约为2.4 nm。在348 K,FA∶SF=1∶5的反应条件下,Au_(0.25)Pd_(0.75)/CN表现了最佳的催化性能,初始转化频率达397 h~(-1)。AuPd纳米粒子与氮化碳载体之间的相互作用,AuPd的比例、载体的性质和高分散的AuPd纳米粒子有助于提高催化剂的催化性能。     

Pd/PdO纳米复合微球的合成及催化性能

采用甲基丙烯酸锌加速还原氯化钯(PdCl₂) 溶液中的钯离子(Pd ²⁺)为钯(Pd) 纳米微球, 进而用得到的钯纳米微球直接制备钯/氧化钯(Pd/PdO) 纳米复合微球. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 粉末X射线衍射分析(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS) 等方法对 Pd/PdO 纳米复合微球进行表征, 结果表明, 制备的纳米复合微球为表面粗糙、 大小均一的纳米微球. 采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 等方法考察了 Pd/PdO 纳米复合微球在对硝基苯酚(4-NTP) 还原反应中的催化性能, 发现其具有良好的催化活性和循环稳定性.     

离子液体调控合成Pt-Pd双金属纳米材料及其催化氨硼烷水解释氢

在离子液体溴化1-十四烷基-3-甲基咪唑([C₁₄mim]Br)的调控下,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,在90℃水溶液中一步制备出双金属Pt-Pd纳米材料。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对产物的形貌、结构、组成和价态等进行了详细的表征分析。结果表明,除了纯Pd样品,其它比例的Pt-Pd纳米材料均具有多孔结构。离子液体对多孔Pt-Pd纳米材料的调控起到了重要作用,对于[C_nmim]Br离子液体,当烷基侧链长≥C12时,有利于形成多孔的Pd@Pt核壳球形结构。在氨硼烷水解释氢实验中,不同比例的Pt-Pd双金属纳米材料均表现出优于商用Pd/C的催化活性。其中,Pt₃Pd₇纳米材料具有最优的催化性能,催化过程在6 min内完成,产氢率高达100%。氨硼烷水解释氢的活化能(E_a)为36.15 kJ/mol,周转频率(TOF)为35....     

具有特殊结构和电子性质的PdAu/Al2O3催化剂上蒽醌加氢反应性能

通过改变Pd和Au的负载顺序合成了一系列具有不同结构和电子性质的PdAu双金属催化剂, 并用于蒽醌加氢反应. 其中通过先负载Au后负载Pd的顺序制得的Pd/Au/Al₂O₃催化剂, 其加氢效率可高达14.27 g·L^-1.X射线衍射、透射电子显微镜、H₂程序升温还原和X射线光电子能谱等分析表征结果显示, Pd/Au/Al₂O₃催化剂中分散在Au颗粒表面的Pd纳米颗粒具有独特的爆米花结构, 其表面零价态的单质Pd含量最多, 而这种表面零价态的单质Pd是蒽醌加氢反应中的关键活性组分. 此外, Au的加入可有效抑制副反应的发生, 减少降解产物的生成, 从而大大提高了催化选择性.     

苯酚加氢制环己酮用高效Pd/MgAl-LDO@Al2O3催化剂的制备及性能研究

环己酮是合成尼龙等材料的重要中间体, 但苯酚直接加氢反应制备环己酮容易生成环己醇而降低收率. 采用原位生长策略制备Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃催化剂, 并用于苯酚选择性加氢反应, 获得的催化剂在高底物比条件具有良好的催化性能, 相较于Pd/Al₂O₃催化剂, Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃催化剂使苯酚转化率显著增加, 苯酚转化率在97%时环己酮选择性可达88%. 利用X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂结构进行表征发现在氧化铝上原位生长类水滑石结构能够优化催化剂孔结构并提高活性组分分散度, 且增加了载体表面碱位点的强度, 碱位点的存在影响了苯酚的吸附形式, 从而大幅增加环己酮的选择性. 此外, 当将Ni引入层状结构时, 通过NaBH₄的还原可获得PdNi合金结构. 动力学研究表明, 由于PdNi合金的形成, Pd/NiAl-LDO@Al₂O₃催化剂苯酚加氢反应的能垒低于Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃, 同时合金结构导致环己酮选择性的明显降低.     

新型核壳结构纳米催化剂的三效催化活性及热稳定性

从Pd纳米粒子出发制备了具有核壳结构的新型纳米Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂三效催化剂及作为参比的Pd/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂, 采用X射线衍射、 透射电子显微镜、 氢气程序升温还原和氮气低温吸附-脱附等技术对催化剂的物化性质进行了表征, 研究了Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂和Pd/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂的三效反应催化活性和热稳定性. 结果表明, SiO₂壳层可以抑制Pd粒子的团聚, 同时还能抑制Pd物种的再分散, 减少Pd的流失. 具有核壳结构的纳米Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂具有更好的三效催化活性和更高的热稳定性.     

ITO负载内凹AuPd合金纳米粒子形状的电化学调控

运用电化学方波电位法,在氧化铟锡(ITO)透明导电膜玻璃基底上实现AuPd纳米粒子的形状控制合成.当固定方波下限电位0.30 V,上限电位分别为0.64和0.70 V时,分别制备出内凹三八面体(TOH)和内凹六八面体(HOH)AuPd合金纳米粒子.运用扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱(EDX)和电化学循环伏安法表征所制备的纳米粒子,结果表明所制备的AuPd纳米粒子在ITO上分散均匀,具有清晰的内凹三八面体和内凹六八面体的形状,Au:Pd元素比均接近3:1.但由于Au比Pd的表面自由能低,导致Au在AuPd合金纳米粒子表面富集.发现从合成的TOH AuPd合金纳米粒子出发,对其施加下限电位0.30 V、上限电位0.70 V的方波电位处理,可实现由TOH向HOH形状转变;延长方波电位处理时间仅改变AuPd合金纳米粒子的尺寸,但HOH形状保持不变.     

油溶性Cu纳米颗粒的两相法制备

在四氢呋喃-饱和氯化钠水溶液的两相体系中利用两相法化学合成了双正十六烷氧基二硫代磷酸(DDP)表面修饰的Cu纳米颗粒. 系统探讨了不同因素对制备Cu纳米颗粒的影响, 并采用透射电子显微镜(TEM)比较分析不同还原剂的用量、Cu^2＋浓度、修饰剂双正十六烷氧基二硫代磷酸铵盐(ADDP)和Cu^2＋的物质的量之比对Cu纳米颗粒粒径及分布的影响; 通过红外光谱仪(IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等测试技术对优化条件下所合成的铜纳米颗粒进行了结构表征. 结果表明, 合成粒径细小、分布均匀的铜纳米颗粒的工艺条件为pH值在12左右, 反应温度高于30 ℃, 铜离子浓度小于0.05 mol•L^－1, NaBH₄与Cu^2＋的物质的量之比在8∶1到12∶1之间, ADDP和Cu^2＋的物质的量之比为2∶1和2.5∶1; 所制备的铜纳米颗粒是由无定形的金属Cu无机纳米核及通过化学键键合在其表面的DDP分子所组成, 并且修饰剂在反应前后结构没发生变化.     

ITO上电沉积Pd的成核机理及电催化性质

采用循环伏安技术和计时电流技术, 研究了ITO上电沉积Pd的过程, 发现Pd在ITO表面的电沉积是过电位成核且为不可逆的扩散控制过程; 根据Cottrell方程计算得到[PdCl₄]^2-的扩散系数为2.19×10^-5 cm²/s; 根据Scharifker的理论模型, 归一化处理电流-时间曲线, 与理论成核曲线对照, 判断Pd 的成核机理. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Pd 的形貌进行分析, 讨论了沉积电位和沉积时间对Pd纳米粒子形貌的影响. 用X射线粉末衍射(XRD)对Pd纳米粒子进行结构分析, 并在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中研究了其电化学性质及在碱性条件下乙醇分子的电催化性质.     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7–3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187 oC.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

瓶状InN-In2O3纳米复合材料的制备及增强的甲醛气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了In₂O₃纳米粉体, 通入NH₃进行反应得到了中间产物InN基底材料, 再通过原位氧化过程最终获得了InN-In₂O₃纳米复合材料, 并利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱仪(XPS)等对所制备材料的组成、 形貌及结构等进行了表征测试. 结果表明, 该纳米复合材料呈瓶状结构. 气敏性能测试结果表明, 其在较低工作温度(75 ℃)下对甲醛气体的检出限可低至ppb级(1 ppb=1.3 μg/m³), 具有灵敏度较高(对0.13 mg/m³即100 ppb甲醛的灵敏度为12)、 响应时间较短(2 s)以及选择性和稳定性较强的优良性能. 在湿度对传感器灵敏度的影响测试中, 由于甲醛的水溶特性, 随着湿度的变化, 传感器的灵敏度发生变化. 在低甲醛浓度时湿度的变化对灵敏度的影响较大, 高浓度时影响反而较小.     

一维ZnO表面可控构建Co3Mn1纳米晶及其催化CO氧化性能

利用热分解法制备了结构明确的负载型纳米晶催化剂。在纳米晶成核和生长过程中加入一维Zn O纳米棒作为晶种,调控不同组分的纳米晶在Zn O纳米棒表面均匀生长,从而获得了结构明确的Mn O/Zn O、Co₃O₄/Zn O、Co₃Mn₁/Zn O催化剂。透射电子显微镜(TEM)与X射线粉末衍射(XRD)结果显示,不同组分纳米颗粒都均匀分散在Zn O纳米棒表面。相对于Mn O/Zn O和Co₃O₄/Zn O催化剂,Co₃Mn₁/Zn O催化剂在CO氧化反应中具有最佳的催化性能。在200 L·g^-1_cat·h^-1的气时空速下,Co₃Mn₁/Zn O催化剂起活温度为50℃,其T₁₀₀(CO转化率达到100%时的温度)为200℃;利用X射线光电子能谱(XPS)对不同催化剂进行了分析,结果显示,Co<...     

Pd(OAc)2/Cu(OTf)2在离子液体BMImPF6中催化苯乙烯二聚反应的研究

在离子液体BMImPF₆中, 用不同的钯催化剂和Lewis酸三氟甲磺酸铜Cu(OTf)₂共催化苯乙烯二聚反应, 发现用Pd(OAc)₂/Cu(OTf)₂作催化剂, Pd/Cu物质的量之比为1～4时, 可高产率高选择性地获得苯乙烯二聚产物1,3-二苯基-1-丁烯. BMImPF₆对催化剂有较好的溶解性, 可固定催化剂体系, 使催化剂有效地与产品分离. 同时, α-甲基苯乙烯的二聚反应表明, 室温下不发生反应, 提高温度有利于反应进行.     

超支化聚合物氮修饰Pd催化剂促进甲酸电催化氧化

通过原位聚合法制备了以超支化聚合物的氮修饰的PdN_x/C催化剂, 并考察了其催化甲酸电氧化反应的性能. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术研究了氮的引入对催化活性组分Pd的形貌及表面电子形态的影响. 结果表明, 修饰氮后Pd纳米粒子粒径可稳定在2 nm, 并且保持了较高的分散度, 改善了表面Pd电子状态. 与Pd/C催化剂相比, 氮修饰的PdN₂₀/C用于甲酸电氧化的Pd单位质量比活性提高了10.9%.     

镝掺杂铁氧体纳米晶的制备、表征和磁性

采用化学共沉淀法制备出了镝掺杂铁氧体纳米晶, 利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、古埃磁天平、振动样品磁强计(VSM)、X射线能谱仪(EDX)等仪器对产物进行了表征, 研究了Dy^3＋掺杂量对铁氧体纳米晶的结构、磁性和粒度的影响. 结果表明: 适量稀土元素镝离子的掺杂可以提高尖晶石型铁氧体的磁性、降低矫顽力, 当n(Fe^3＋)∶n(Dy^3＋)＝14∶1时其磁性最强. Dy^3＋替代或充填进入了尖晶石晶格, 且主要占据B位. 掺杂了镝的铁氧体磁性纳米粒子粒度变小, 且分布更集中、均匀, 当Dy^3＋加入量为n(Fe^3＋)∶n(Dy^3＋)＝14∶1时铁氧体纳米粒子的平均粒径由掺杂前的14 nm降低到到8 nm. 这种具有超顺磁性的软磁铁氧体纳米晶可应用于纳米磁液领域.     

纳米晶(CeO2)1-x(BiO1.5)x固溶体的水热合成与离子输运性质研究

在240℃水热体系中首次合成出系列纳米晶固溶体(CeO₂)_1-x(BiO_1.5)_x(x=0.0～0.50).产物采用X射线衍射,扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行表征.Bi₂O₃在CeO₂中的固溶限约为50%.所有固溶体结晶属立方萤石结构,粒度范围为10～18nm.当Bi₂O₃掺杂量小于固溶限时,于800℃烧结不会导致结构转变.而对于(CeO₂)_0.5(BiO_1.5)_0.5,于800℃在空气中烧结将导致固溶限降低.Bi₂O₃含量低于固溶限时,固溶体只具有体电导,而(CeO₂)_0.6(BiO_1.5)_0.4的总电导可分为体电导和晶界电导.体电导为氧离子,而晶界为来自电极的银离子.     

炭载Pd-P催化剂对甲酸氧化的电催化性能

用黄磷作原料,制备了具有不同Pd-P原子比的碳载Pd-P(Pd-P/C)催化剂,并且使用X射线衍射(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDX)等手段对制备的催化剂进行了表征,总结了P含量对Pd-P合金纳米粒子的粒径和晶体结构的影响。电化学测试结果表明,甲酸在Pd/C、Pd₁P₆/C 和Pd₁P₈/C催化剂上,氧化峰峰电位由低到高依次为Pd₁P₆/C ﹤Pd₁P₈/C﹤Pd/C,电化学稳定性顺序为Pd₁P₆/C >Pd₁P₈/C>Pd/C,Pd₁P₆/C 催化剂对甲酸氧化的催化性能最佳,适量的P掺杂能够增强Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性,因此,Pd-P/C催化剂是一类具有应用前景的直接甲酸燃料电池(DFAFC)阳极催化剂。     

新型Ce3+掺杂亚磷酸锰开放骨架材料的合成与荧光性质

通过高通量实验方法制备了一系列新型的Ce³⁺离子掺杂亚磷酸锰(NH₄)₄[Mn_4-xCe_x(HPO₃)₆](简称JIS-10∶xCe³⁺) 无机开放骨架材料. 通过粉末X射线衍射(PXRD)谱图、 扫描电子显微镜(SEM)、 微量元素能谱(EDS)、 X射线光电子能谱(XPS)、 傅里叶变换红外(FTIR)光谱和光致发光(PL)光谱等手段对该材料进行了表征, 并研究了Ce³⁺离子掺杂浓度、 反应温度和时间对晶体相变和发光性能的影响. 结果表明, 在波长260 nm的光激发下, Ce³⁺离子在500 nm处有1个绿光发射带而Mn²⁺离子在590 nm处有1个黄光发射带. 调变JIS-10∶xCe³⁺材料中Ce³⁺离子的掺杂浓度发现, 当x=0.06^{时, 即Ce3+离子的掺杂浓度较低时, 样品的发射颜色为黄绿色, 其CIE坐标为(0.38, 0.48); 当Ce3+离子的掺杂浓度增加时, 绿色发光带的增长快于黄色发光带的增长, 从而调整发射颜色; 在x=1.33时观察到最强的发射, 浓度过高发生浓度猝灭.}