Pt/C和Pt/CNTs电极的电化学稳定性研究

采用恒电位氧化法研究了Pt/C和Pt/CNTs电极的电化学稳定性. 相同条件下, Pt/C电极的氧化电流大约为Pt/CNTs电极的2倍; 120 h氧化后, Pt/C电极Pt的电化学表面积下降了21.3%, 而Pt/CNTs电极仅下降了7.6%, 表明Pt/CNTs电极性能衰减较慢. X射线光电子能谱(XPS)分析表明, Pt/C的载体碳黑表面氧增加量大于Pt/CNTs中碳纳米管(CNTs)表面氧的增加量, 说明碳黑的被氧化程度较高, 电化学稳定性差; Pt的表面化学状态没有发生变化; 碳纳米管本身的抗电化学氧化性也大于碳黑. 所以, 载体的被氧化程度不同是两种电极性能衰减不同的主要原因之一, 并且排除了Pt表面状态的影响.     

Pt/碳纳米管电极的电化学稳定性

 研究了Pt/CNT(碳纳米管)电极在动电位和恒电位两种情况下的电化学稳定性. 在动电位条件(0.05～1.2 V vs RHE(可逆氢电极)循环伏安940次, 60 h)下, Pt/CNT电极的电化学表面积下降18.8%; 在恒电位条件(1.2 V vs RHE, 60 h)下, Pt/CNT电极的电化学表面积仅下降5.2%. 这表明Pt/CNT电极在动电位条件下性能衰减得更迅速. X射线光电子能谱分析表明,恒电位条件下载体碳纳米管被氧化的程度较大. X射线衍射分析计算表明,动电位和恒电位氧化后, Pt颗粒的平均粒径从3.8 nm分别增大到4.9和3.9 nm. Pt颗粒的长大可能是Pt/CNT电极性能衰减的主要原因之一,而载体的氧化不是Pt/CNT电极性能衰减的主要原因.     

调制脉冲电沉积法制备质子交换膜燃料电池铂催化电极

通过调制脉冲电流在质子交换树脂(Nafion)粘接的无催化多孔碳电极(UCE)上电沉积Pt 催化剂, 对所沉积Pt 催化电极性能及负载量用循环伏安法(CV)、X 射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及分光光度法进行了表征. 结果表明, 通过调制电沉积过程的脉冲参数, 能够实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)电极Pt催化剂的直接电化学沉积, 能够调控电沉积Pt粒径, 并能有效地缓解电沉积过程中析氢对沉积金属催化剂铂的干扰, 所沉积的Pt 催化剂利用率较传统Nafion 粘接Pt/C催化电极要高. 脉冲导通时间ton 为300 μs、断通时间toff 为1200 μs, 脉冲峰值电流密度jp 为100 mA·cm-2 时, 电沉积120 s制得的电极的Pt 晶粒约5-8 nm, Pt 表面利用率为43.14%, 沉积Pt的电流效率为45%.     

Pt-Mo2C/GC催化甲醇氧化的现场电化学-红外光谱研究

应用离子交换法制备了40%Pt在Mo2C/GC上的电催化剂.X射线衍射(XRD)显示,Pt在Mo2C载体上有较好的分散度,平均粒径为3 nm.循环伏安、计时电位测试表明,酸性溶液中,Pt-Mo2C/GC具有良好的甲醇氧化性能.其催化甲醇氧化的起始电位比Pt/C的负移了90 mV.这一优异性能与Pt和载体Mo2C之间的协同作用有关.现场红外光谱电化学测量显示,甲醇在Pt/C电极氧化的中间产物是桥式吸附COB和线性吸附COL,而在Pt-Mo2C/GC电极则未检测到有害中间产物CO,其氧化终产物均为CO2.     

ITO表面Pt颗粒的电化学沉积制备及其电催化氧化氨研究

以氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃为导电基体,采用恒电位电化学沉积方法,在其表面制备Pt颗粒.使用扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线荧光光谱(EDS)与X射线衍射(XRD)表征了ITO表面沉积的Pt颗粒的形貌、成分和结构.采用循环伏安(CV)和电化学活性面积(EASA)表征Pt/ITO电极在碱性介质中对氨的电催化氧...     

球形分枝结构Pt纳米催化剂的合成、纯化及电催化性能

以非离子型表面活性剂Brij-35为稳定剂,以水为溶剂,在常温、常压条件下利用抗坏血酸还原K2PtCl4制备了Pt纳米催化剂,采用透射电子显微镜、能量弥散X射线谱、X射线粉末衍射、热重及循环伏安扫描对催化剂进行了表征.结果表明,所制Pt纳米催化剂为尺寸均一的球形分枝结构,平均粒径为36.9nm,其中每一个Pt分枝的直径为2～4nm,长度为4～6nm.为去除表面活性剂Brij-35和副产物,开发了一种简单的多次水洗法以纯化所制Pt纳米催化剂.表征结果证明,该法可有效去除表面活性剂和副产物,所得催化剂纯度与商业Pt黑(99.9%)相当,且电化学活性比表面积更高,在氧还原反应和甲醇氧化反应中表现出更高的电催化活性.     

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.     

不同介质对Pt/GC电极制备及其性能的影响

应用循环伏安法(CV),扫描电子显微镜(SEM)和电化学原位红外反射光谱(in situFTIRS)研究了不同介质对碳载铂纳米薄膜电极(Pt/GC)的表面结构以及该薄膜电极对甲酸电催化氧化性能的影响.结果表明,使用不同介质的镀铂溶液,均可电沉积出分布较为均匀的Pt粒子,但其尺寸与形貌却相差很大.当以H2SO4作介质,由循环伏安法于玻碳电极上电沉积Pt得到的(Pt/GC1)电极,其Pt粒子粒径约100~200 nm;而在HClO4介质得到的(Pt/GC2)电极,则含有两种Pt微晶:其一是立方体形,粒径约200 nm,其二为菜花状,粒径约400 nm.电化学循环伏安和原位红外反射光谱测试指明,不同介质制备的Pt/GC电极对甲酸的电催化氧化均表现出与本体铂电极(Pt)相类似的特性,即可通过活性中间体或毒性中间体将甲酸氧化至CO2,但不同结构的Pt/GC电极具有不同的电催化活性.进一步以Sb或Pb修饰Pt/GC电极,不仅可以有效地抑制毒性中间体CO的生成,而且还能显著提高其电催化活性.比较本文研究的7种电极,其电催化活性顺序依次为:Sb-Pt/GC2>Pb-Pt/GC2>Pb-Pt/GC1>Sb-Pt/GC1>Pt/GC2>Pt/GC1>Pt.     

碳纳米管表面修饰程度对碳纳米管载Pt电催化性能的影响

比较了用不同温度的浓HNO₃处理的碳纳米管(CNTs)作载体的Pt(Pt/CNTs)对甲醇氧化的电催化活性. 结果表明浓HNO₃处理使CNTs表面修饰上的含氧基团对CNTs上沉积Pt粒子的平均粒径有较大影响. 表面修饰程度适当时, 制得的Pt/CNTs中Pt粒子较小, 因此, 对甲醇氧化的电催化活性较高. 而表面修饰程度过大, 易使Pt粒子团聚, 从而降低Pt/CNTs催化剂对甲醇氧化的电化学活性.     

Ti基纳米TiO2-CNT-Pt复合电极制备、表征及电化学性能

以电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和电化学扫描电沉积法制备Ti基纳米TiO2-CNT-Pt(Ti／nano-TiO2-CNT-Pt)复合电极．透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试表明,锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5～10nm)和碳纳米管(CNT)结合形成网状结构,Pt纳米粒子(平均粒径9nm)均匀地分散在纳米TiO2-CNT复合膜表面．循环伏安及计时电流测试表明,Ti/nanoTiO2-CNT-Pt复合电极具有高活性表面,对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0．32mg／cm^2时,常温常压下甲醇氧化峰电流达到480mA／cm^2．     

微波法在碳纳米管上负载铂纳米粒子

以乙二醇作氯铂酸的还原剂, 采用微波法在浓硝酸回流纯化和羟基化的碳纳米管(CNTs)上负载铂纳米粒子, 并通过控制载铂量制备出以CNTs为衬底的铂纳米管(Pt-CNTs); 用透射电镜比较了纯化和羟基化时间对CNTs载铂性能以及不同载铂量对Pt-CNTs表面形貌的影响; 用选区电子衍射﹑X射线衍射和紫外-可见吸收光谱检测了Pt-CNTs的结构特征, 表明CNTs表面所负载的是多晶铂; 用电化学循环伏安技术表征碳纳米管负载铂纳米粒子, 发现当Pt-CNTs的载铂量为0.1875 mmol·g-1时, CNTs表面负载了一层致密的铂纳米粒子.     

纳米三氧化钨复合催化剂的制备及对甲醇电催化性能

采用浸渍沉淀法制备出WO₃-碳纳米管(WO₃-CNTs)纳米复合材料, 微波辅助乙二醇法在其表面负载活性成分Pt, 得到纳米Pt/WO₃-CNTs 催化剂. 采用X射线衍射(XRD), 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对催化剂的结构和形貌进行表征, 结果表明Pt 纳米粒子为面心立方晶体结构, 粒径大小在3-5 nm之间, 均匀地分布在WO₃-CNTs 纳米复合材料表面, 同时发现催化剂中的Pt 主要以金属态的形式存在. 采用循环伏安和计时电流法研究了在酸性溶液中Pt/WO₃-CNTs 催化剂对甲醇的电催化氧化性能, 结果表明Pt/WO₃-CNTs 催化剂比用硝酸处理的碳纳米管载铂催化剂(Pt/CNTs)对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和抗CO中毒性能.     

Electrodeposition and electrocatalytic properties of platinum nanoparticles on multi-walled carbon nanotubes: effect of the deposition conditions

Platinum (Pt) nanoparticles were electrochemically deposited on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) through a three-step process, including an electrochemical treatment of MWCNT, electro-oxidation of PtCl₄ ²⁻ to Pt(IV) complex, and an electro-conversion of Pt(0) on MWCNT. The effect of formation conditions for Pt(IV) complexes on the Pt nanoparticals transformed was investigated. The structure and elemental composition of the resulting Pt/MWCNT electrode were characterized by transmission electron micrograph (TEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The electrocatalytic properties of the resulting Pt/MWCNT electrode for methanol oxidation have been investigated. The high electrocatalytic activity and good stability of Pt/MWCNT electrode may be attributed to the high dispersion of platinum nanoparticles and the particular properties of the MWCNT supports.     

激光溅射法制备Pt/CNTs催化剂用于邻氯硝基苯的液相加氢反应

采用激光溅射法制备了碳纳米管负载铂(Pt/CNTs)催化剂, 并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了Pt粒子在碳纳米管表面存在的状态、组成、结构等性质. 讨论了Pt/CNTs催化剂的不同制备条件对催化剂结构的影响, 并考察了催化剂对邻氯硝基苯液相加氢合成邻氯苯胺反应的加氢性能. 研究结果表明, 在激光电压为250 V, 绝对压力为300 Pa, 载体温度为25 ℃条件下制备的Pt/CNTs催化剂, 在不加脱卤抑制剂, 反应温度为60 ℃和氢气压力为1.0 MPa的条件下, 邻氯硝基苯转化率可以达到99.7%以上, 邻氯苯胺选择性可达到98.2%以上, 表现出较高的加氢性能和抑制脱卤性能.     

Nanostructure Pt Electrode Obtained via Self-assembly of Nanoparticles on Conductive Oxide-coated Glass Substrate

Self-assembly of platinum nanoparticles were applied to fabrication of counter electrode for dye-sensitized solar cells on conductive oxide-coated glass substrate. The present Pt electrode exhibits high exchange current density of 220 mA/cm^2, which is comparable to those prepared by electrodeposition, magnetron sputtering or thermal decomposition of platinum chloride. After analysis by transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), it was found that the catalyst was structurally characterized as nanosized platinum metal clusters and was continuously arranged on electrode surface. The present nanostructure electrode had high electrocatalytic activity for the reduction of iodine in organic solution.     

CeO_2/Pt复合电极及其电催化特性

应用恒电位沉积(psd)和电位脉冲沉积(ppd)法在Pt基底制备CeO2/Pt复合电极,用能量色散X射线光谱(EDX)和X射线衍射(XRD)检测CeO2纳米粒子的成分和结构,场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察样品形貌.结果表明:CeO2颗粒细小、致密.在KOH溶液中,CeO2/Pt对甲醇氧化和氧还原有电催化作用;若在稀硫酸中溶除CeO2/Pt电极(ppd)的部分CeO2,则电极的电催化作用进一步增强.     

基于纳米二氧化锆与铂微粒复合修饰玻碳电极的甲醛传感器研究

采用循环伏安法在玻碳电极表面依次电沉积纳米二氧化锆和铂微粒,制备了一种检测甲醛的新型电化学传感器。用电镜扫描对该修饰电极表面进行了表征,循环伏安法和线性扫描伏安法研究了甲醛在该修饰电极上的电催化氧化作用,优化了实验参数。结果表明,该修饰电极对甲醛有很好的电催化氧化作用,在0.1 mol/L H2SO4溶液中,甲醛的氧化峰电流与其浓度在1.0×10-6~5.0×10-3mol/L范围内呈良好线性关系,回归方程为Ip(μA)=79.95+2.005×105c(mol/L),相关系数r=0.999 3,检出限为5.0×10-7mol/L。     

Microwave-irradiated synthesized platinum nanoparticles/carbon nanotubes for oxidative determination of trace arsenic(III)

Platinum nanoparticles/carbon nanotubes (Pt_nano/CNTs) were rapidly synthesized by microwave radiation, and applied for the oxidative determination of arsenic(III). The transmission electron microscopy (TEM) revealed the size of synthesized Pt nanoparticles with nominal diameter of 15 ± 3 nm. Pt_nano/CNTs modified glassy carbon electrode (Pt_nano/CNTs/GCE) exhibited better performance for arsenic(III) analysis than that of Pt nanoparticles modified GCE (Pt_nano/GCE) by electrochemical deposition or Pt foil electrode. Excellent reproducibility of the Pt_nano/CNTs/GCE was obtained with the relative standard deviation (RSD) of 3.5% at 20 repeated analysis of 40 μM As(III), while the RSD was 9.8% for Pt_nano/GCE under the same conditions. The limit of determination (LOD) of the Pt_nano/CNTs/GCE was 0.12 ppb, which was 1–2 orders of magnitude lower than that of Pt_nano/GCE or Pt foil electrode.     

电化学去合金化Pt(Pd)-Cu对氧的电催化还原活性的研究

应用电化学去合金法制备了表面覆盖有Pt(Pd)原子层的Pt(Pd)-Cu合金催化剂.研究该催化剂在0.1mol.L-1HClO4酸性溶液中对氧气电化学还原的催化活性,并采用同步辐射反常X-射线衍射法(Anomalous X-ray Diffraction,AXRD)和表面X-射线散射法(Surface X-ray Scattering,SXS)从原子尺度研究了去合金化后催化剂的结构.分析对比纳米颗粒、薄膜和单晶3种不同形式的去合金化Pt-Cu的结构和催化活性以及Pt-Cu和Pd-Cu两种不同合金薄膜的结构和催化活性.结果表明,表面应力是影响催化剂催化活性的关键因素,而应力大小则与去合金化后所形成的表面Pt(Pd)层的厚度相关,材料尺寸和组成元素等都影响表面Pt(Pd)层的厚度.提出可利用调控材料表面的应力来设计高催化活性的催化剂.