Pt-H_xWO_3复合电极的制备及其对氧还原的电催化

应用电位扫描法制备3种铂与氢钨青铜(HxWO3)的复合电极,即铂上沉积氢钨青铜(HxWO3/Pt),氢钨青铜上沉积铂(Pt/HxWO3)及铂和氢钨青铜共沉积(Pt-HxWO3).测试结果表明,氢钨青铜能显著提高铂电催化对氧还原的活性,其中以复合电极Pt/HxWO3的电催化活性最高,这可能是因为在玻碳基底上先电沉积氢钨青铜再电沉积铂增加了铂的有效比表面,该电极制备为减少铂用量提供一条有效途径.     

钛基体中离子注入镍和钼的电催化活性

Grenness等发现,铂离子注入钨基体中,对H~+还原产生的电催化性能与纯铂相近,此后,Wolf等用离子注入和离子束混合技术制作了多种电极,其中Pt/RuO_2、Pt/C、Pt/WC电极用于H~+和O_2的电还原以及甲醇和甲酸的电氧化,其催化活性和稳定性均优于光滑的纯铂电极,目前,在其它方法制作的析氢电极材料中,最可能用于工业电解槽的为NiMo合金电极和复合Raney镍合金电极,本工作将镍和钼离子注入到钛基体中,研究了此电极在30 wt％KOH溶液中析氢电催化行为,并通过电子探针显微分析(EPMA)和X射线光电子能谱(XPS)分析,检测了离子注入电极的表面成分、注入元素的浓度分布及价态。     

三组Pt- Ru/C催化剂前驱体对其性能的影响

分别以三组不同的Pt和Ru化合物为前驱体, 采用热还原法制备了Pt-Ru/C催化剂, 比较不同前驱体对催化剂性能的影响；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. 结果表明以H₂PtCl₆+RuCl₃和自制(NH₄)₂PtCl₆+Ru(OH)₃为前驱体的催化剂Pt和Ru没有完全形成合金状态, 在Pt(111)和Pt(200)之间有Ru(101)存在；以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂未检测出Ru金属或其氧化物的衍射峰, Pt-Ru颗粒在载体上分散均匀, 粒径最小, 为3.7 nm. 利用玻碳电极测试了循环伏安、记时电流和阶跃电位曲线, 考核了上述催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响；结果表明：以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高, 循环伏安曲线峰电流密度达11.5 mA•cm^-2.     

碳载Pt和PtRu催化剂的甲醇电氧化比较

利用电化学方法对商用Pt/C和PtRu/C催化剂在酸性介质中的甲醇电氧化进行了比较研究.动电位和恒电位氧化实验结果皆表明PtRu/C比Pt/C对甲醇电催化活性高.PtRu合金的形成不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动.Ru与甲醇的相互作用为温度活化过程,需要较高的温度.     

微量一氧化碳电催化氧化的研究(Ⅱ)——钌的助催化作用

金属铂是一氧化碳电氧化的最活泼催化剂。但是,从实用的观点,纯铂的电催化性能不够理想,需要对它进行多方面改性。本工作是关于钌在铂中的助催化功用的研究。 (一)实验部分 仪器设备和实验操作基本同第(Ⅰ)报中所述。 催化剂的制备采用共浸渍法。催化剂的组成:Pt/C按重量比计算,除另有注明外,均固定为5/95;Ru/Pt按原子比计算。 电解液为1NH_2SO_4。催化剂用量为0.03g。文中所示的电位值均相对于NHE。     

Ho~(3+)修饰的Pt/C电极对DMM的电催化氧化

通过循环伏安法(CV),计时电流法(CA)和线性扫描法(LSV)对二甲氧基甲烷的电氧化特性进行了研究.发现当用Ho3+修饰Pt/C催化剂电极后可以大幅度提高电极对DMM的电催化活性.热处理Ho3+修饰后Pt/C催化剂电极,可进一步提高该电极对DMM的电催化氧化活性.     

Ru膜上Pt层的自发沉积及其在电化学表面增强红外光谱中的应用

采用自发沉积法在Ru膜上生成超薄Pt层(简称Ru/Pt膜), 即在开路状态下将电化学还原后的Ru膜浸于除去氧的H2PtCl6溶液中进行自发沉积. 电化学伏安法测量表明, 随着电还原-自发沉积循环次数的增加, 该Ru/Pt膜电极所含Pt组分增加, 且CO吸附层的电氧化峰电位较Pt膜电极上的明显负移. 应用现场衰减全反射表面增强红外光谱法(ATR-SEIRAS)可轻易检测到在该膜电极Pt和Ru位上吸附CO的振动谱峰. 所制Ru/Pt膜电极不仅对CO的电催化氧化具有协同效应, 还可应用于现场ATR-SEIRAS的研究中.     

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.     

氢钼青铜对铂催化氧还原反应的促进作用

采用循环伏安法在玻碳电极上和硫酸溶液中电沉积制备出铂催化剂(Pt)及铂-氢钼青铜复合催化剂(Pt-HxMoO3), 用旋转圆盘电极研究并比较了它们对硫酸溶液中氧还原反应的催化活性. 研究结果表明, HxMoO3能明显地提高Pt对氧还原反应的电催化活性. 通过对静态电极上氧还原的峰电流与扫描速度的关系以及旋转圆盘电极上氧还原电流与旋转速度的关系的分析发现, HxMoO3提高了铂电极氧还原反应电荷传递步骤的传递系数, 因此加快了氧还原的动力学过程.     

甲酸在Pt-Ru/GC电极上氧化的SERS研究

采用循环伏安(CV)法、计时电流法和电化学原位表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术研究了甲酸在Pt-Ru/GC电极上的氧化行为, 发现甲酸在Pt-Ru/GC电极上与在粗糙Pt电极上一样, 也能自发解离出强吸附中间体CO和活性中间体—COO－. 从分子水平证实钌的加入有利于提高电极对甲酸的电催化氧化活性, 当镀液中Pt：Ru的摩尔比从10∶1变化到1∶1, CO的氧化峰电位从0.41 V负移至0.35 V, 约负移了60 mV. Pt-Ru/GC(1∶1)电极与粗糙Pt电极相比, CO在电极表面氧化完毕的电位亦负移了约200 mV. 该研究结果表明, 电化学原位表面增强拉曼散射光谱技术可望成为研究电催化反应机理的普适谱学工具.     

室温制备高合金化Pt-Ru/CMK-3催化剂及其对甲醇的电催化氧化

通过低温络合反应制备了高分散高合金化的Pt-Ru固溶体, 并将其均匀地担载在有序介孔碳CMK-3上, 以形成二元复合金属催化剂. XRD谱图表明,fcc结构的Pt原子部分被hcp结构的Ru原子取代形成置换固溶体， 而且几乎没有未形成合金的Ru存在. TEM和XRD研究结果表明， Pt-Ru/CMK-3催化剂中Pt-Ru合金粒子的平均粒径为27 nm, 且具有良好的均一度. 还研究了催化剂对甲醇的电催化氧化性能, 并与E-TEK公司同类催化剂进行了对比, 研究结果表明, Pt-Ru/CMK-3催化剂具有较大的电化学活性面积, 对甲醇的电催化氧化性能和抗CO中毒能力明显优于其它同类催化剂.     

新型阳极材料Pt-Ru/CMK-3的制备与性能研究

通过在多元金属体系中加入络合剂四氢呋喃(THF), 改变其热力学参数进而改变其动力学还原速率, 在低温下同时还原金属Pt和Ru, 制备了高分散、高合金化的Pt-Ru固溶体并均匀担载在有序介孔碳CMK-3上, 以形成二元复合金属催化剂. XRD图谱表明, f.c.c结构中Pt原子部分被h.c.p结构中Ru原子取代形成置换固溶体, 且几乎没有未合金的Ru存在. TEM, XRD和N₂吸附-脱附研究显示, Pt-Ru/CMK-3催化剂中Pt-Ru合金粒子的平均粒径为3.2 nm, 且具有良好的均一度. 还研究了催化剂对甲醇的电催化氧化性能, 并与E-TEK公司同类催化剂进行了对比. 结果显示, Pt-Ru/CMK-3催化剂拥有较大的电化学活性面积, 对甲醇的电催化氧化性能和抗CO中毒能力明显优于其他同类催化剂.     

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     

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.     

Combinatorial optimization of ternary Pt alloy catalysts for the electrooxidation of methanol

We report the combinatorial and high-throughput optimization of improved ternary Pt alloy electrocatalysts for the oxidation of methanol for use in direct methanol fuel cell (DMFC) anodes. Following up on the discovery of a ternary Pt20Co60Ru20 catalyst with significantly improved electrocatalytic activity for methanol oxidation over standard Pt-Ru catalysts, we optimize the electrocatalytic activity of this composition using a closely sampled Pt-Co-Ru "optimization library". We also screen for compositional and structural stability using high-throughput methods. Composition-activity maps confirmed improved activity in compositional neighborhood of the Pt20Co60Ru20 catalyst. Activity trends of Pt-Ru binary alloys were in excellent agreement with fundamental surface electrochemical studies. Structural and compositional catalyst stability was probed using X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). Combination of the stability-composition and activity-composition maps resulted in "consensus maps" pointing to a new optimized ternary alloy electrocatalyst for methanol electrooxidation with an overall composition of Pt18Co62Ru20.     

PEMFC催化剂的研究：自制抗CO中毒Pt-Ru/C电催化剂的性质

用胶体法制备了抗CO中毒PEMFC阳极Pt-Ru/C电催化剂（标记为THYT－2）,对 比研究了THYT－2与Johnson Matthey (JM)公司同类品牌Pt-Ru/C催化剂的电化学及 其它物理化学性能。结果表明,THYT－2电催化剂在甲醇燃料电池和CO／H_2（Φ_ (CO) = 1 * 10~(-4)）的氢氧燃料电池中的电催化行为与JM催化剂相当,但THYT－ 2在低浓度CO氢气燃料中的电池性能更好。两种催化剂的其它物理化学性质具有类 似性：XPS分析结果表明THYT－2和JM催化剂 中都有三种不同价态的Pt存在：即金 属态Pt(0)、氧化态Pt(II)和Pt(IV)。HRTEM测试结果表明两种催化剂的粒径处在2 ～3 mn左右,这可能是它们拥有良好电化学性能的主要原因之一。本文还对催化剂 中Pt与Ru组分的分布和相互作用进行了讨论,提出了改进Pt-Ru/C电催化剂的思路 。     

Electrocatalytic oxidation of ethylene glycol on Pt and Pt-Ru nanoparticles modified multi-walled carbon nanotubes

The synthesis and characterization of catalysts based on nanomaterials, supported on multi-walled carbon nanotubes (CNT) for ethylene glycol (EG) oxidation is investigated. Platinum (Pt) and platinum-ruthenium (Pt-Ru) nanoparticles are deposited on surface-oxidized multi-walled carbon nanotubes [Pt/CNT; Pt-Ru/CNT] by the aqueous solution reduction of the corresponding metal salts with glycerol. The electrocatalytic properties of the modified electrodes for oxidation of ethylene glycol in acidic solution have been studied by cyclic voltammetry (CV), and excellent activity is observed. This may be attributed to the small particle size of the metal nanoparticles, the efficacy of carbon nanotubes acting as good catalyst support and uniform dispersion of nanoparticles on CNT surfaces. The nature of the resulting nanoparticles decorated multiwalled carbon nanotubes are characterized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopic (TEM) analysis. The cyclic voltammetry response indicates that Pt-Ru/CNT catalyst displays a higher performance than Pt/CNT, which may be due to the efficiency of the nature of Ru species in Pt-Ru systems. The fabricated Pt and Pt-Ru nanoparticles decorated CNT electrodes shows better catalytic performance towards ethylene glycol oxidation than the corresponding nanoparticles decorated carbon electrodes, demonstrating that it is more promising for use in fuel cells.     

甲醇在Pt/C和Pt/WO_3/C电极上的电氧化

用液相还原法制备碳载Pt(Pt/C)和碳载Pt/WO3(Pt/WO3/C)催化剂.实验表明该催化剂中加入一定量的WO3后,其对甲醇的催化氧化活性和稳定性都有一定提高,并以Pt、W原子比为1∶1的催化剂性能最好.这是由于Pt催化剂中加入了WO3后,其电化学活性比表面积增大,并且降低了对CO吸附强度.     

Polyoxometalate-modified carbon nanotubes: new catalyst support for methanol electro-oxidation

A new catalyst support, polyoxometalate-modified carbon nanotubes, is presented in this paper through the chemisorption between polyoxometalate and carbon. Pt and Pt-Ru nanoparticles were electrochemically deposited on polyoxometalate-modified carbon nanotubes electrodes, and their electrocatalytic properties for methanol electro-oxidation are investigated in detail. Due to the unique electrical properties of carbon nanotubes and the excellent redox properties and the high protonic conductivity of polyoxometalate, for the similar deposition charge of Pt and Pt-Ru catalysts, 1.4 times larger exchange current density, 1.5 times higher specific activity, and better cycle stabilities can be obtained at polyoxometalate-modified carbon nanotube electrodes as compared to the electrodes without polyoxometalate modification. These results show that polyoxometalate-modified carbon nanotubes as a new catalyst support have good potential application in direct methanol fuel cells.