直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtRu/C的制备和表征

用三种方法制备了PtRu/C[Pt和Ru质量分数分别为20％和10％,记为PtRu/C(20％-10％)]甲醇阳极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了PtRu/C催化剂的粒子大小和晶格参数的变化,利用单电池实验考察了催化剂在直接甲醇燃料电池中的催化活性.结果表明,改变溶剂的组成提高了贵金属在活性炭表面的分散度,并改善了PtRu间的相互作用,用乙二醇/水/异丙醇混合溶剂制备的PtRu催化剂金属颗粒较小,PtRu间的相互作用较强,以该催化剂作甲醇阳极的直接甲醇燃料电池的性能较好.     

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 ℃.     

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.     

pH值对微波协助乙二醇法制备PtRu/C催化剂的影响

以微波协助乙二醇工艺合成了碳负载不同粒径大小的PtRu/C纳米催化剂, 主要考察了溶液pH值对PtRu粒子大小的影响. 利用紫外可见光谱、能量散射X射线谱、透射电镜和X射线衍射谱对PtRu纳米催化剂进行了表征. 结果表明, pH值是一个对PtRu粒子大小有着重要影响的因素. TEM结果显示随着溶液pH值的增加, PtRu粒径从3.5 nm减小到1.5 nm. 当溶液pH值达到11.0时, 由于金属粒子被保护, 合成的催化剂中金属载量明显减少. 溶液pH 值在9.0 右合成的PtRu/C催化剂具有适宜粒径(2.4 nm)和均匀分布的金属颗粒, 具有最好的甲醇电氧化活性.     

XC-72碳和碳纳米管负载PtRu纳米粒子的微波快速合成及其对甲醇的电化学氧化

利用微波辐射加热技术快速合成了XC-72碳和碳纳米管(CNTs)负载的PtRu合金纳米粒子,合金负载的质量分数为20%,Pt和Ru的原子比接近于1:1.透射电镜观察表明微波合成的PtRu合金纳米粒子具有细小的粒径和狭窄的尺寸分布,所合成的PtRu合金纳米粒子高度分散在XC-72碳和CNTs的表面,其平均粒径分别为3.3 nm和2.8 nm.电化学实验表明微波合成的PtRu/XC-72和PtRu/CNTs纳米催化剂比用湿化学方法以KBH₄还原制备的催化剂对甲醇的电化学氧化具有更高的催化活性.     

PtRu/C电催化剂上甲醇吸附氧化过程的电化学原位红外光谱

采用调变的多元醇法制备了高分散的Pt/C, PtRu/C和Ru/C电催化剂. XRD计算结果表明, PtRu/C电催化剂的平均粒径和合金度分别为2.2 nm和71%. 采用电化学方法和原位傅里叶变换红外反射光谱方法(in situ FTIRS)研究了甲醇在3种电催化剂上的吸附氧化过程, 发现PtRu/C对甲醇的催化活性明显高于Pt/C, Ru的加入一方面影响了甲醇在Pt上的解离吸附性能, 另一方面提供了Ru-OH物种, 从而抑制了低电位下电催化剂中毒. 红外光谱研究结果表明, 线性吸附态CO(COL)是主要毒化物种, 反应产物主要是CO2, 还有少量的甲酸甲酯. 根据实验结果讨论了甲醇在PtRu/C电催化剂上的氧化机理.     

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.     

钕修饰载体的PtRu/Nd/C薄膜结构及电催化性能

采用离子束多靶溅射沉积技术(IBS),在Nd修饰的碳载体上制备了PtRu/Nd/C纳米合金薄膜作为直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂,并对PtRu/Nd/C薄膜催化剂进行了不同条件的氧化处理.应用XRD,XPS,AFM等分析手段研究了薄膜表面的成分、化学状态、结构及表面形貌,并用循环伏安法(CV)测试了薄膜催化剂对甲醇的催化氧化性能.结果表明,由于溅射产生的Pt+,Ru+和稀土Nd膜层之间的相互作用,使PtRu/Nd薄膜的表面形貌发生粗化并抑制了PtRu薄膜表层的择优生长,增大了PtRu/Nd/C薄膜催化剂的电化学比表面积,催化活性明显提高;经氧化处理后,PtRu/Nd/C催化剂表面RuO2物种数量增加,进一步提高了催化剂对甲醇的催化性能,特别是PtRu/Nd/C薄膜催化剂经40min的氧化处理后,出现异常的电流峰.     

制备方法对PtMo/C催化剂上CO电催化氧化性能的影响

用化学还原法、胶体法和Adams法制备了PtMo/C电催化剂, 对其物理化学性质及其在CO电氧化反应中的催化性能进行了对比研究. TEM和XRD测试结果表明, 胶体法制备的催化剂颗粒在载体炭上均匀分布, 颗粒粒径约5 nm；由化学还原法制备的颗粒尺寸较大, 而Adams法制备的颗粒尺寸达数十纳米, 并有严重的团聚现象. CO消除伏安法测试结果表明, 三种制备方法中胶体法制备的PtMo/C催化剂具有最高的电化学表面积和电催化活性. 与常用的Pt/C催化剂相比, PtMo/C催化剂中Pt上弱吸附态CO的电氧化均得到了促进, 而强吸附态CO则不受影响. 这些结果表明PtMo颗粒的尺寸分布和在载体上的分散状况是影响PtMo/C催化剂电催化性能的主要因素. 胶体法制备的PtMo/C与常用的PtRu/C相比, 电化学表面积虽然较低, 但在低电势下CO的起始氧化电势只有0.15 V, 而且在0.15～0.5０ V之间发生电氧化的CO达到其总量的1/3.     

二维多层PtRu/PtNd纳米薄膜的结构效应及电催化氧化活性

采用离子束多靶溅射技术控制膜层结构制备出二维多层PtRu/PtNd纳米合金薄膜作为微型直接甲醇燃料电池(DMFCs)阳极催化电极材料. 应用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、掠入射X射线衍射(GIXD)研究了薄膜表面的化学状态、形貌以及薄膜表层、次表层和体相的结构,并用CO-stripping伏安法、循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、计时电流法(CA)等电化学方法测试薄膜催化剂的电化学活性比表面积及其对甲醇的电催化氧化. 结果表明, 多次交替沉积制备的PtRu/PtNd薄膜, 由于溅射产生的Pt+、Ru+和Pt+、Nd+之间的相互作用, 使薄膜表面的化学状态和膜层结构发生变化, 其衍射谱峰呈现异常宽化, Pt与Nd之间产生电子转移, 证实了PtRu/PtNd纳米合金薄膜是一种具有特殊膜层结构和电子结构的二维多层PtRu/PtNd纳米合金薄膜, 电化学活性比表面积高达115.00m2 ·g-1, 在酸性溶液中电催化氧化甲醇的活性显著提高.     

Physical and electrochemical characterizations of microwave-assisted polyol preparation of carbon-supported PtRu nanoparticles

PtRu nanoparticles supported on Vulcan XC-72 carbon and carbon nanotubes were prepared by a microwave-assisted polyol process. The catalysts were characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The PtRu nanoparticles, which were uniformly dispersed on carbon, were 2-6 nm in diameter. All PtRu/C catalysts prepared as such displayed the characteristic diffraction peaks of a Pt face-centered cubic structure, excepting that the 2theta values were shifted to slightly higher values. XPS analysis revealed that the catalysts contained mostly Pt(0) and Ru(0), with traces of Pt(II), Pt(IV), and Ru(IV). The electro-oxidation of methanol was studied by cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, and chronoamperometry. It was found that both PtRu/C catalysts had high and more durable electrocatalytic activities for methanol oxidation than a comparative Pt/C catalyst. Preliminary data from a direct methanol fuel cell single stack test cell using the Vulcan-carbon-supported PtRu alloy as the anode catalyst showed high power density.     

Nanostructured PtRu/C as anode catalysts prepared in a pseudomicroemulsion with ionic surfactant for direct methanol fuel cell

Nanostructured PtRu/C catalysts have been prepared from a water-in-oil pseudomicroemulsion with the aqueous phase of a mixed concentrated solution of H(2)PtCl(6), RuCl(3), and carbon powder, oil phase of cyclohexane, ionic surfactant of sodium dodecylbenzene sulfonate (C(18)H(29)NaO(3)S), and cosurfactant n-butanol (C(4)H(10)O). Two different composing PtRu/C nanocatalysts (catalyst 1, Pt 20 wt %, Ru 15 wt %; catalyst 2, Pt 20 wt %, Ru 10 wt %) were synthesized. The catalysts were characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, X-ray photoelectron spectroscopy, and thermogravimetric analysis, and the particles were found to be nanosized (2-4 nm) and inherit the Pt face-centered cubic structure with Pt and Ru mainly in the zero valance oxidation state. The ruthenium oxide and hydrous ruthenium oxide (RuO(x)()H(y)()) were also found in these catalysts. The cyclic voltammograms (CVs) and chronoamperometries for methanol oxidation on these catalysts showed that catalyst 1 with a higher Ru content (15 wt %) has a higher and more durable electrocatalytic activity to methanol oxidation than catalyst 2 with low Ru content (10 wt %). The CV results for catalysts 1 and 2 strongly support the bifunctional mechanism of PtRu/C catalysts for methanol oxidation. The data from direct methanol single cells using these two PtRu/C as anode catalysts show the cell with catalyst 1 has higher open circuit voltage (OCV = 0.75 V) and maximal power density (78 mW/cm(2)) than that with catalyst 2 (OCV = 0.70 V, P(max) = 56 mW/cm(2)) at 80 degrees C.     

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.     

促进型PtMoSi/C催化剂的制备、表征及电催化活性

采用甲醛还原、H2还原、肼还原三种方法制备了添加硅钼酸的PtMoSi/C阳极催化剂, 并用XRD、XPS和TEM技术对催化剂进行了表征. XRD表明Pt粒子呈立方面心晶态结构, TEM显示PtMoSi/C催化剂粒径小(3−4 nm), 分布窄, 分散性好. XPS分析可知Pt主要以0价, Mo主要以6价, Si主要以4价形态存在于催化剂中. 同时通过循环伏安法和线性扫描法考察了制备方法和添加硅钼酸对催化剂电化学活性的影响. 结果表明, 甲醛还原法制备的PtMoSi/C催化剂(Pt、Mo的原子比为3:1)对甲醇氧化的电化学性能和抗中毒性能优于自制的PtRu/C和E-TEK PtRu/C催化剂, 可能是因为添加硅钼酸可以使活性组分的分散度提高, 从而提高了催化剂的活性和抗毒性能.     

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质;直接甲醇燃料电池;电催化剂;甲醇电氧化     

阵列纳米管中铂:钌原子比对甲醇电催化氧化活性的影响（英文）

采用电化学沉积技术在3-氨丙基三甲基硅氧烷修饰的多孔氧化铝膜板中制备了具有不同Pt/Ru原子比的双元Pt/Ru阵列纳米管电极（NTAEs）。分别用X-射线衍射和扫描电镜表征了催化剂结构和形态。电化学结果表明：通过控制前驱沉积液的浓度可得到不同PtRu原子比的NTAEs。所制备的Pt 或 Pt/Ru合金阵列纳米电极的真实表面积大,催化活性强,有利于物质传输,对甲醇电氧化显示出显著的催化性能。实验中还系统研究了催化剂组成与CO和CH3OH电催化氧化性能的关系,发现Pt/Ru=50:50的阵列纳米管电极对CO电氧化显示出最好的催化活性;对甲醇电氧化,则Ru原子比为40%的催化剂显示最佳催化性能。     

Carbon-supported platinum-decorated nickel nanoparticles for enhanced methanol oxidation in acid media

Carbon-supported platinum-decorated nickel nanoparticles (denoted as Pt-Ni/C) with intimate contact of Pt and Ni are prepared by a galvanic displacement reaction between Ni/C nanoparticles and PtCl₆²⁻ in aqueous solution. It demonstrates a higher mass activity and stability to methanol oxidation reaction than conventional Pt/C and PtRu/C catalysts by a rotating disk electrode in acid solution, which could be attributed to the modified electronic structure of the Pt-Ni/C nanoparticles.