微波功率和微波作用时间对脉冲微波辅助化学还原合成的Pt/C催化剂性能的影响

采用脉冲微波辅助化学还原法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂.通过X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.利用循环伏安(CV)法计算了催化剂的电化学比表面积.在此基础上制备了膜电极(MEA)并组装成单电池,考察了制备的Pt/C催化剂作为单电池阴...     

质子交换膜燃料电池膜电极组催化层结构

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件,而催化层是MEA的核心部分。催化层既是电化学反应的场所,同时也为质子、电子、反应气体和水提供运输通道,其结构对PEMFC的成本及性能有很大的影响。本文综述了近年来国内外催化层结构方面的研究进展,介绍了催化层中聚合物电解质(Nafion)含量、溶剂的性质和其他添加剂对MEA结构和性能的影响,MEA热压参数的研究进展以及目前常见的催化层涂布方法。     

质子交换膜燃料电池铂基催化剂研究进展北大核心CSCD

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有能量密度高、利用率高、清洁安静等优点。在不同类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)不仅能量密度高,而且具有在近常温条件下工作的特点,因此受到广泛关注。目前,商业化PEMFC仍采用铂基纳米材料作为催化剂,其中缺乏低成本、高效的阴极催化剂是限制PEMFC性能提升和成本降低的关键因素之一。本文综述PEMFC催化剂的结构可控制备及其对阴极氧还原反应和膜电极性能的影响,阐述调控催化剂结构提高PEMFC性能的方法,特别是提高贵金属催化剂的利用率,降低膜电极中贵金属用量的研究进展。     

直接甲醇燃料电池关键材料与技术

作为绿色能源,直接甲醇燃料电池(DMFC)发展潜力无限,有着独特优势,且已有商业化萌芽.本文以DMFC中关键组件膜电极(MEA)为基础,主要介绍了制备高催化性能的电催化剂、高阻醇性能的质子交换膜(PEM)和高性能的MEA工艺,阐述了高效多层次活化、MEA性能再生等研究概念以及CO2分电流的测试技术,还对催化剂成核机理、...     

层级多孔碳载铂催化剂的制备及可达性

层级多孔碳作为氧还原铂基催化剂载体的选择之一, 简单的旋转圆盘电极(RDE)验证此类催化剂具有较高的氧还原活性, 但几乎都缺少膜电极(MEA)性能验证, 实用性无法保证. 本文设计制备了基于聚苯胺的层级多孔碳（NHPC）载铂催化剂（Pt/NHPC850）, 研究了其氧还原活性、 MEA质子传输和氧传输特性. RDE测试研究表明, Pt/NHPC850催化剂在低I/C（离聚物与碳载体质量比）时的面积活性低于实心碳载铂催化剂（Pt/XC-72）, 但当I/C增大到与膜电极中一致时, 由于Nafion树脂对Pt催化剂的毒化作用增强, 其面积活性反而优于 Pt/XC-72. Pt/NHPC850催化剂的高Pt分散性及其优异的抗Nafion毒化性能, 使其在I/C为0.8时的质量活性为Pt/XC-72催化剂的1.34倍. MEA质子传输研究表明, 即使在高加湿条件下, Pt/NHPC850质子电阻率仍高达72.6 mΩ·cm², 为Pt/XC-72的3倍. Pt/NHPC850制备的膜电极极化曲线在500 mA/cm²电流密度下性能迅速下降, Pt/NHPC850的氧增益电压达到144.4 mV, 比Pt/XC-72高56.7 mV. 表明Pt/NHPC850膜电极的质子传输和氧传输性能较差. 对比Pt/NHPC850催化剂的RDE和MEA的测试结果, 说明以层级多孔碳为载体的铂碳催化剂虽然耐Nafion毒化能力提高, 但是质子和氧气的氧传输性较差, 此类层级多孔碳还需进一步优化其结构, 才有可能满足低铂质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用需求.     

浸渍Nafion溶液于PEMFC电极催化层中的新方法

本文发展了一种利用毛细作用于自制的疏水电极催化层中浸渍质子导体新方法,该电极用于PEMFC与传统的喷涂法相比,电池性能高,循环伏安法测得催化剂利用率高,电极横截面的SEM和EDX对硫和催化剂铂的线形扫描分析发现,该情况下树脂在催化层中分布比较均匀,且几乎与催化剂铂的分布深度接近,而树脂在传统方法所得的电极催化 层中则分布不均匀,而且渗进了扩散层,极易在阴极被水淹没（flood)。     

PEMFC电极中表面扩散现象的初步研究

制作双催化层结构的PEMFC电极.该双催化层由含有Nafion的内催化层、无Nafion的外催化层组成.循环伏安测试表明,未与Nafion直接接触的外催化层Pt/C催化剂也参与发生在"Pt/Nafion"界面氢原子的吸脱附反应和Pt表面含氧粒子的电化学氧化还原.当电势扫描速率较低时,未与Nafion直接接触的外层Pt/C催化剂,其对氢脱附电流的贡献和直接与Nafion接触的内催化层的Pt/C催化剂大致相当.以双催化层电极作PEMFC阴极,单电池(PEMFC)极化曲线测试表明,其阴极外催化层能明显地提高该单电池在活化极化区的输出性能.进一步证明了PEMFC阴极外催化层不与Nafion直接接触的Pt/C催化剂可通过其表面吸附含氧粒子的表面扩散参与发生在"Pt/Nafion"界面氧的电化学还原反应.上述实验为设计PEMFC电极提供了一定的新思路.     

质子交换膜燃料电池膜电极耐久性的提升

质子交换膜燃料电池由于具有能量转换效率高、操作温度低、环境友好等优点而备受人们关注。随着2014年丰田发布燃料电池电动汽车Mirai,带来了新一轮燃料电池及燃料电池汽车的产业化热潮。然而,提升质子交换膜燃料电池的寿命,开发新一代长寿命燃料电池膜电极及燃料电池仍然是本领域的挑战性课题。膜电极(MEA)是质子交换膜燃料电池最核心的部件,其耐久性直接决定着燃料电池的寿命。MEA主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层三部分组成。本文从质子交换膜、催化剂及载体、气体扩散层三个方面介绍了近年来国内外在提升燃料电池膜电极的寿命(耐久性)方面所做的工作,并对未来的相关研究和发展做了述评及展望。     

Pt纳米催化剂在质子交换膜燃料电池催化层中的尺寸效应研究

以XC-72碳黑为载体, H2[PtCl6]为前驱体, 采用浸渍还原法并结合后续高温处理, 制备出不同尺寸Pt颗粒(3～8 nm)的Pt/C催化剂. 在基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池的电化学电解池中, 对实际PEMFC催化层中燃料电池反应的Pt催化剂尺寸效应进行了研究. 结果表明, 在PEMFC催化层环境中, Pt/C纳米催化剂对氢氧化和氧还原反应均有显著的粒度尺寸效应. 随着Pt粒度减小, 氢氧化和氧还原反应的表面积活性均降低.     

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%.     

Investigation of CO and formaldehyde oxidation over mesoporous Ag/Co3O4 catalysts

CO and formaldehyde (HCHO) oxidation reactions were investigated over mesoporous Ag/Co₃O₄ catalysts prepared by one-pot (OP) and impregnation (IM) methods. It was found that the one-pot method was superior to the impregnation method for synthesizing Ag/Co₃O₄ catalysts with high activity for both reactions. It was also found that the catalytic behavior of mesoporous Co₃O₄ and Ag/Co₃O₄ catalysts for the both reactions was different. And the addition of silver on mesoporous Co₃O₄ did not always enhance the catalytic activity of final catalyst for CO oxidation at room temperature (20 °C), but could significantly improve the catalytic activity of final catalyst for HCHO oxidation at low temperature (90 °C). The high surface area, uniform pore structure and the pretty good dispersion degree of the silver particle should be responsible for the excellent low-temperature CO oxidation activity. However, for HCHO oxidation, the addition of silver played an important role in the activity enhancement. And the silver particle size and the reducibility of Co₃O₄ should be indispensable for the high activity of HCHO oxidation at low temperature.     

焙烧条件对金催化剂的结构及其催化CO氧化性能的影响

采用共沉淀法和金属有机配合物固载法,分别制备了负载型金催化剂,并考察了焙烧条件对其催化CO氧化性能的影响。实验结果表明,焙烧温度和时间对催化剂的结构和活性的影响显著,不同的金属氧化物负载的金催化剂具有不同的最佳焙烧温度。DTA-TG分析结果确定了催化剂稳定结构的形成温度;XRD测试结果显示,在最佳焙烧条件下得到的催化剂,其载体为具有一定结晶度的金属氧化物。     

Influence of preparation on the structure and co conversion of γ-Bi2MoO6 catalysts

The effect of treatment conditions during preparation and activation of γ-Bi₂MoO₆ catalysts was investigated. Catalytic evaluation shows that CO conversion is much higher for catalysts obtained under vapor controlled evaporation conditions (CE) than for standard evaporation catalysts (SE). Characterization results show that preparation under SE conditions induces segregation of Bi₂O₃ on the surface of Bi₂MoO₆ catalysts decreasing their catalytic activity. Catalysts treatment under hydrogen reactivates the catalytic properties of SE samples.     

以乙酸为模型反应物的Ti-Ce复合氧化物湿式氧化催化剂的研制

催化湿式氧化(catalytic wet air oxidation, CWAO)为高浓度难降解有机废水提供了一种有效可行的处理技术[1～8],它可使难降解有机物分子在相对较低的反应温与压力下降解矿化或生成易生物处理的小分子有机物.     

甲醇电化学催化氧化机理研究进展

甲醇催化氧化机理的研究对催化剂的开发具有重要的意义。本文概述了甲醇在铂表面催化氧化的反应机理；催化剂的中毒情况以及抗CO催化剂的研究进展，重点阐述了催化剂的结构和表面组成以及电极电势对催化活性的影响。目前的催化剂是不令人满意的．基础研究将有助于避免用纯经验的方法来寻求更为理想的催化剂。     

不同晶相结构二氧化锰催化完全氧化乙醇

采用水热合成法制备了α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂和δ-MnO₂催化剂,运用N₂吸脱附实验、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）等方法对催化剂进行了表征,并将催化剂用于催化完全氧化乙醇反应中,考察了不同晶型MnO₂催化剂催化氧化乙醇活性的差异,探讨了催化剂晶型结构与催化氧化活性的关联.结果表明,不同晶型的MnO₂催化剂催化氧化乙醇活性差异显著,活性顺序为α-MnO₂>δ-MnO₂>γ-MnO₂>β-MnO₂.系列表征结果显示,晶体结晶度和比表面积不是影响不同晶型MnO₂催化剂活性的主要原因,α-MnO₂催化剂具有的较高晶格氧浓度和较高的可还原性是其具有良好催化氧化乙醇活性的关键因素.     

金属次卟啉二甲酯对空气氧化环己烷的催化作用

在无任何外加溶剂及共还原剂的条件下,将金属次卟啉二甲酯应用于催化空气氧化环己烷的氧化反应.结果表明,金属次卟啉二甲酯能够很好地催化环己烷的氧化反应,与简单的金属四苯基卟啉相比,金属次卟啉二甲酯催化剂具有更高的催化活性.进而研究了络合金属对其催化性能的影响.     

煅烧温度对Mn/TiO_2催化剂催化NO氧化活性的影响

以浸渍在二氧化钛上的锰基催化剂为对象,研究了制备过程中煅烧温度对锰基催化剂催化NO氧化活性的影响。结果表明,较低的煅烧温度有利于提高Mn/TiO2催化剂对于NO氧化的催化效率。利用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和O2程序升温脱附(O2-TPD)等表征手段研究了煅烧温度影响Mn/TiO2催化剂催化活性的作用机理。结果表明,在NO氧化过程中发挥主要作用的是Mn2O3,较低的煅烧温度有利于提高Mn2O3在锰氧化物中所占的比例,同时增加锰氧化物在载体表面的分散度,从而改善催化剂活性;当煅烧温度超过500℃时,催化剂会发生烧结,载体TiO2的晶形开始由锐钛型向金红石型转变,Mn2O3也从非晶相向晶相转变。H2-TPR和O2-TPD测试结果表明,低温煅烧有利于提高催化剂的还原性能和表面化学吸附态O2-的脱附性能,良好的还原性能和脱附性能的相互作用使催化剂表面的氧有较好的移动能力,从而促进催化剂的活性。     

BEHAVIOR OF SUPPORTED NANO-COPPER CATALYST IN CO OXIDATION

IntroductionNanomaterialisanewkindofmaterialwithparticlesizebetWeenIurnand100urn.Becauseofthesmallparticlesizeandthelargespecificsufficearea,nanomaterialpossessesmanyparticularproperties,suchashighersufficeenergyandhighersurfaceactivity.t.[l]Thehigheracti…     

Zr掺杂对PdO/Ce1-xPdxO2-δ催化剂CO和CH4催化氧化的影响

PdO/PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ (PdO/CP) and PdO/Ce1-x-yPdxZryO₂-δ (PdO/CPZ) catalysts were prepared via a solution combustion method. The corresponding PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ (CP) and Ce1-x-yPdxZryO₂-δ (CPZ) catalysts were obtained by nitric acid treatment of the PdO/CP and PdO/CPZ catalysts to remove the surface PdO species. These catalysts were tested for CO and CH₄ catalytic oxidation. The turnover frequencies (TOFs) of surface PdO and Pdⁿ⁺ cations in the CP and CPZ solid solutions were calculated. The results showed that Zr addition in the PdO/CP catalyst had very different effects on CO and CH₄ oxidation. A significant improvement in CO oxidation activity was observed over the Zr-containing catalysts; this could be related to the formation of smaller PdO particles on the surface of the PdO/CPZ catalyst and a higher oxygen vacancy concentration in the CPZ solid solution. For CH₄ oxidation, Pdn + cations in the solid solution play a key role in the catalytic oxidation process. The penetration of Zr⁴⁺ cations into the CeO₂ lattice decreased the amount of Pd2+ cations in the CPZ solid solution and thus inhibited the activities of the Zr-containing catalysts (PdO/CPZ and CPZ) for CH₄ oxidation.