大孔碳载Ir催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力

本文用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱和电化学等技术研究了直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Vulcan XC-72炭黑载Ir(Ir/XC)和大孔炭载(Ir/MC)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸的能力。发现Ir/MC催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/XC催化剂,氧起始还原电位比在Ir/XC催化剂上正移0.1V,极限电流密度比在Ir/XC催化剂上大30％左右。由于Ir/MC和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径和相对结晶度相似,因此,这只能归结于MC有大的孔径和孔率及高的石墨化程度。另外2种催化剂都有很好的抗甲酸能力。因此MC是一种比XC更好的催化剂的炭载体。     

炭载Pd-Pt催化剂中Pd和Pt原子比对直接甲醇燃料电池阴极催化性能的影响

研究了不同Pd和Pt原子比的炭载Pd-Pt(Pd-Pt/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲醇性能。 发现当Pd和Pt原子比从20∶0增加至17∶3时,Pd-Pt/C催化剂对氧还原的电催化活性逐步增加,而对甲醇氧化均元电催化活性,表明有很好的抗甲醇能力。 但当Pd和Pt原子比增加至16∶4时,虽然对氧还原的电催化活性还在增加,但抗甲醇能力下降。 所以当Pd-Pt原子比为17∶3时,Pd-Pt/C有很好的对氧还原的电催化性能和抗甲醇能力,可以用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极催化剂。     

直接甲酸燃料电池氧还原碳载Au-Ir催化剂的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法分别合成并比较了碳载金(Au/C)、碳载铱(Ir/C)、碳载金-铱(Au-Ir/C)催化剂对氧气还原和甲酸氧化的电催化活性.发现3种催化剂对甲酸氧化都没有电催化活性;Au-Ir/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Au/C和Ir/C催化剂.表明Au-Ir/C催化剂适合作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)的阴极催化剂.     

Fe对Pt-Fe/C催化剂电催化氧还原反应活性的影响

制备了用作直接甲醇燃料电池的碳载Pt-Fe(Pt-Fe/C)阴极催化剂, X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射谱和电化学测量的结果表明, 在Pt-Fe/C催化剂中, Fe以3种形式存在. 质量分数大约为20％的Fe进入Pt的晶格, 形成Pt-Fe合金, 质量分数大约为80％的Fe没有进入Pt的晶格而以Fe和Fe2O3的形式单独存在. 该催化剂经酸处理后, 非合金化Fe和Fe2O3被溶解, 而使Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积要比未经酸处理前的增加约30％左右, 导致Pt-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性优于未经酸处理前的Pt-Fe/C催化剂. 研究结果表明, Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积对氧还原的电催化活性起重要的作用, 另外, 只有与Pt形成合金的Fe能提高Pt对氧还原的电催化活性, 而非合金化的Fe对Pt催化剂对氧还原的电催化活性基本没有影响.     

碳化钨和Vulcan XC-72炭混合载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

以碳化钨(WC)和Vulcan XC-72炭黑(XC)为载体制备了XC载Ir(Ir/XC)和WC/XC载Ir(Ir-WC/XC)催化剂,在用X射线能量色散谱、X射线衍射谱对催化剂表征的基础上,用电化学方法研究了2种载体Ir催化剂对氨氧化的电催化性能,发现氨在Ir-WC/XC催化剂电极上的氧化峰峰电流密度比在Ir/XC催化剂电极上大31.26%,而且电催化稳定性明显好于Ir/XC催化剂。     

直接甲酸燃料电池用碳载铁卟啉-Au复合阴极催化剂的性能

研究了用于直接甲酸燃料电池(DFAFC)的碳载铁卟啉(FeTPP/C)、金复合阴极催化剂(FeTPP-Au/C)对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。结果表明,FeTPP-Au/C催化剂对氧气还原反应的电催化活性要远优于碳载铁卟啉(FeTPP/C)和碳载Au(Au/C)催化剂。而且,FeTPP-Au/C催化剂对甲酸氧化没有催化活性,因此,FeTPP-Au/C催化剂也有很好的抗甲酸能力。所以,FeTPP-Au/C催化剂适合作为DFAFC的阴极催化剂。     

炭载Ru-Fe催化剂对直接甲酸燃料电池中氧还原的电催化性能研究

研究了作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)阴极催化剂的炭载Ru(Ru/C)和炭载Ru-Fe(Ru-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。发现Ru-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Ru/C催化剂。进一步的研究发现,只有与Ru形成合金的Fe才能提高Ru/C催化剂对氧还原的电催化活性。另外,Ru-Fe/C催化剂对甲酸氧化没有电催化活性。因此,Ru-Fe/C催化剂也有很好的抗甲酸能力。所以,Ru-Fe/C催化剂适合作为DFAFC的阴极催化剂。     

炭载Ir金属催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

利用乙醇-水二元体系制备含质量分数为30%Ir的碳载Ir(Ir/C)催化剂.X射线衍射(XRD)谱和电化学测试分别表明,该催化剂Ir粒子的平均粒径约为2.2 nm.在NaC lO4电解液中,Ir/C催化剂对氨氧化的电催化活性与纯Ir催化剂的相似,但稳定性有明显增加.同时,NH3氧化的电流密度与NH3浓度呈现良好的线性关系,有望在定电位电解型NH3传感器中得到应用.     

稀土Eu掺杂PtRu/C催化剂及其对甲醇电氧化的性能

采用化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土Eu掺杂,制备了不同Eu含量的PtRuEux/C催化剂.透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征催化剂的结果表明,Eu的掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径(约为3nm),并且Eu以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面.循环伏安和计时电流法测试显示,PtRuEux/C催化剂较商业PtRu/C对甲醇氧化具有更高的活性,其中PtRuEu0.3/C的活性最高.运用原位傅里叶变换红外(FTIR)光谱从分子水平研究了该催化剂对甲醇电催化氧化的反应过程,检测到甲醇在催化剂上解离吸附的吸附态产物是线型吸附态CO(COL),Eu的掺杂使COL的氧化电位降低,明显提高了催化剂的活性和抗CO毒化的能力.     

碳载Pt-P催化剂对氧还原的电催化性能

用NaH2PO2液相还原方法制得碳载Pt-P(Pt-P/C)催化剂(m(Pt)∶m(P)=5∶1)。 X射线衍射谱测量表明,Pt-P/C催化剂的Pt衍射峰的2θ值稍大于Pt/C催化剂的相应值,表明P进入了Pt晶格,形成了Pt-P合金。 电化学测试表明,Pt-P/C催化剂对氧还原的电催化性能要比商品化的E-TEK Pt/C催化剂好,其还原电位正移了40 mV。 由于Pt-P/C催化剂中Pt-P粒子的平均粒径和相对结晶度与Pt/C催化剂相似,推测Pt-P/C催化剂对氧还原的电催化性能好于Pt/C催化剂的原因可能为P的作用。     

甲醇对炭载铂和四羧基酞菁钴催化氧还原动力学的影响

运用旋转圆盘电极技术和线性扫描伏安方法研究比较了甲醇对炭载铂（Pt/C）和800 ℃热处理的炭载四羧基酞菁钴（CoPcTc/C）催化氧还原动力学的影响.结果表明，对于Pt/C催化剂，在大于0.64 V和小于0.18 V（vs SCE）的电位范围，甲醇的氧化和氧的还原互不影响，而在其它电位范围，甲醇使Pt/C催化氧还原的性能严重降低.对于800 ℃热处理的CoPcTc/C，在整个电位范围内，甲醇的存在对氧还原都没有影响，是一种活性较高、耐甲醇能力强的氧还原电催化剂.     

Gold-iridium bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction and oxygen evolution reactions

Carbon supported gold-iridium composite(Au Ir/C) was synthesized by a facile one-step process and was investigated as the bifunctional catalyst for oxygen reduction reaction(ORR) and oxygen evolution reaction(OER). The physical properties of the Au Ir/C composite were characterized by transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). Although the Au and Ir in the Au Ir/C did not form alloy, it is clear that the introduction of Ir decreases the average Au particle size to 4.2 nm compared to that in the Au/C(10.1 nm). By systematical analysis on chemical state of metal surface via XPS and the electrochemical results, it was found that the Au surface for the Au/C can be activated by potential cycling from 0.12 V to 1.72 V, resulting in the increased surface roughness of Au,thus improving the ORR activity. By the same potential cycling, the Ir surface of the Ir/C was irreversibly oxidized, leading to degraded ORR activity but uninfluenced OER activity. For the Au Ir/C, Ir protects Au against being oxidized due to the lower electronegativity of Ir. Combining the advantages of Au and Ir in catalyzing ORR and OER, the Au Ir/C catalyst displays an enhanced catalytic activity to the ORR and a comparable OER activity. In the 50-cycle accelerated aging test for the ORR and OER, the Au Ir/C displayed a satisfied stability, suggesting that the Au Ir/C catalyst is a potential bifunctional catalyst for the oxygen electrode.     

具有高活性和突出的抗中毒性能的Pt修饰Ru/C催化剂的制备和表征(英文)

采用两步浸渍-还原法制备了一种具有高Pt利用效率,高性能的Pt修饰的Ru/C催化剂(Ru@Pt/C).对于甲醇的阳极氧化反应,该催化剂的单位质量铂的催化活性分别为Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的1.9、1.5和1.4倍;其电化学活性比表面积分别为Pt/C和自制PtRu/C的1.6和1.3倍.尤为重要的是该催化剂对甲醇氧化中间体具有很好的去除能力,其正向扫描的氧化峰的峰电流密度(If)与反向扫描氧化峰的峰电流密度(Ib)之比可高达2.4,为Pt/C催化剂的If/Ib的2.7倍,表明催化剂具有很好的抗甲醇氧化中间体毒化的能力.另外,Ru@Pt/C催化剂的稳定性也高于Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的稳定性.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,Pt在Ru表面的包覆结构得到了印证.Ru@Pt/C的高铂利用效率、高性能和高抗毒能力使其有望成为一种理想的直接甲醇燃料电池电催化剂.     

高耐甲醇性和稳定性的纳米复合阴极催化剂

报导了一种由酞菁氧钛、铂金属纳米簇和氮杂化碳纳米角结构基元组装而成的新型纳米复合电化学催化剂(TiOPc-Pt/NSWCNH)的制备、表征及电催化性能. 在TiOPc-Pt/NSWCNH催化剂中, 氮杂化碳纳米角堆积形成多孔导电网络, 铂纳粒子均匀地分散于上述多孔导电网络中, 部分铂纳粒子与TiOPc微晶直接接触. 在甲醇存在的条件下, TiOPc-Pt/NSWCNH对氧还原反应表现出高催化活性和优良的选择性与稳定性. 在甲醇浓度为0.5 mol·L^-1的高氯酸水溶液中, TiOPc-Pt/NSWCNH催化氧还原反应的起始电位比商购Pt/C-JM催化剂提高了260 mV, 其质量活性和比活性(0.85 V (参比电极为可逆氢电极(RHE)))分别为83.5 A·g^-1和0.294 mA·cm^-2, 远高于Pt/C-JM催化剂. 在含氧气氛下, 于甲醇高氯酸水溶液中, 对TiOPc-Pt/NSWCNH和TiOPc-Pt/C催化剂进行了循环伏安法加速老化实验研究(0.6-1.0 V, 15000个循环), 结果表明TiOPc-Pt/NSWCNH具有更高的稳定性. TiOPc-Pt/NCNH催化剂的高耐醇性可能得益于由TiOPc微晶向Pt纳米粒子的电子转移, 其高稳定性主要得益于氮杂化碳纳米角的高石墨化程度及纳米角堆积而成网络结构.     

One-step synthesis of carbon-supported Pd–Pt alloy electrocatalysts for methanol tolerant oxygen reduction

A facile, one-step reduction route was developed to synthesize Pd-rich carbon-supported Pd–Pt alloy electrocatalysts of different Pd/Pt atomic ratios. As-prepared Pd–Pt/C catalysts exhibit a single phase fcc structure and an expansion lattice parameter. Comparison of the oxygen reduction reaction (ORR) on the Pd–Pt/C alloy catalysts indicates that the Pd₃Pt₁/C bimetallic catalyst exhibits the highest ORR activity among all the Pd–Pt alloy catalysts and shows a comparative ORR activity with the commercial Pt/C catalyst. Moreover, all the Pd–Pt alloy catalysts exhibited much higher methanol tolerance during the ORR than the commercial Pt/C catalyst. High methanol tolerance of the Pd–Pt alloy catalysts could be attributed to the weak adsorption of methanol induced by the composition effect, to the presence of Pd atoms and to the formation of Pd-based alloys.     

Au@Pt纳米粒子催化O2还原反应的电化学研究

以100 nm的Au粒子为核,抗坏血酸为还原剂,H2PtCl6·6H2O为前驱体,合成了Pt包Au核壳结构纳米粒子( Au@ Pt)及其修饰的玻碳(GC)电极(Au@ Pt/GC).采用旋转圆盘电极等常规电化学方法,比较了Au@ Pt/GC和商用碳载铂(Pt/C)修饰的玻碳电极(Pt/C/GC)催化O2还原反应活性及耐甲醇性能,发现Au@ Pt纳米粒子在铂用量很低的情况下,其催化O2还原反应活性仍与商用Pt/C相当,而且还具有优良的耐甲醇性能;其催化O2还原反应机理按O2直接还原成H2O的四电子历程进行.     

cotpp-pt/c作直接甲醇燃料电池阴极催化剂

四苯基钴卟啉;pt催化剂;直接甲醇燃料电池;氧还原     

Ir-skinned Ir-Cu Nanoparticles with Enhanced Activity for Oxygen Reduction Reaction

The development of methanol-tolerate oxygen reduction reaction(ORR) electrocatalysts is of special significance to direct methanol fuel cells system. Iridium is known for its better methanol tolerance than platinum and able to survive in harsh acidic environment. However, its activity is relatively low and thus the approach to improve Ir's ORR is desired. Herein, bimetallic Ir-Cu nanoparticles(NPs) with controllable Ir/Cu compositions(ca. 1:2 to 4:1, atomic ratio) are synthesized via a galvanic replacement-based chemical method. The as-synthesized Ir-Cu NPs are investigated as ORR catalysts after electrochemically leaching out the surface Cu and forming Ir-skinned structures. Around 2- to 3-fold enhancement in the intrinsic activity has been observed in these Ir-skinned Ir-Cu catalysts compared to Ir counterpart. The approach is demonstrated to be a promising way to prepare efficient Ir ORR catalysts and lower catalyst cost.