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.     

乙二醇在Pt-WO3/C上的电催化氧化

用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)法研究了乙二醇(EG)在碳载Pt-WO₃/(Pt-WO₃//C)和碳载Pt(Pt/C)电极上的电化学氧化行为. 发现Pt-WO₃//C电极对EG氧化的电催化活性比Pt/C电极高. 这是由于WO₃/能提供EG在Pt上氧化所需的含氧物种，而且WO₃/能降低EG氧化的中间产物CO在Pt上的吸附强度.     

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.     

WC/CNT纳米复合材料制备及其对甲醇氧化的电催化性能

采用表面修饰技术将碳纳米管(CNT)表面羧基化, 通过羧基将钨离子基团修饰到碳纳米管的外表面, 再通过原位还原碳化技术, 将钨离子基团还原成碳化钨(WC)纳米微粒, 制备出WC/CNT纳米复合材料. 采用FTIR、XRD、SEM、HRTEM和N2吸附等分析测试手段对样品的形貌、晶相组成和微观结构特征进行了表征. FTIR和N2吸附结果表明, 硝化后, 在碳纳米管表面羧基化的同时比表面积增加; XRD结果表明, WC/CNT样品由碳纳米管、WC以及非化学计量比的氧化钨组成; SEM和HRTEM结果表明, WC纳米颗粒均匀地分散于碳纳米管的外表面,并与碳纳米管构成了复合材料. 采用循环伏安法测试了样品在碱性条件下对甲醇氧化的电催化性能, 结果表明, 复合材料对甲醇氧化的电催性能明显强于WC 和碳纳米管, 并在实验结果的基础上探讨了复合材料催化性能提高的原因.     

碳黑预处理对Pt/C催化剂对甲醇氧化电催化活性的影响

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于具有较多的优点而受到广泛的关注. 但是碳载Pt (Pt/C)阳极催化剂电催化活性低是限制其应用的一个主要问题. 为了提高Pt/C催化剂对甲醇氧化的电催化性能, 分别用CO₂, 空气, H₂O₂或HNO₃对常用作为载体的Vulcan XC-72碳黑进行预处理. 结果表明, 在用CO₂, 空气, HNO₃, H₂O₂处理的及未处理的碳黑作载体制得的Pt/C催化剂电极上, 甲醇氧化峰的峰电流密度顺序为39, 33, 32, 20和18 mA•cm^－2, 表明用CO₂处理的碳载体制备的Pt/C催化剂对甲醇氧化有最好的电催化活性和稳定性. 其主要原因是用CO₂处理能减少碳黑表面的含氧基团和增加石墨化程度, 而使碳黑的电阻降低及Pt粒子在碳黑上的分散性变好.     

Pt 纳米颗粒在聚二甲基二烯丙基氯化铵功能化碳纳米管上的自发沉积及其对甲醇的电氧化性能

利用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)非共价修饰的碳纳米管(CNTs)与PtCl₆^2-之间的自发氧化还原作用, 制备了Pt 纳米颗粒(Pt NPs)/CNTs-PDDA复合催化剂. PDDA在该催化剂中具有三种作用: (1) 作为金属前驱体PtCl₆^2-还原为Pt NPs 的还原剂; (2) 作为原位产生的Pt NPs 的稳定剂; (3) 在CNTs 表面形成保护膜抑制CNTs 在甲醇电催化氧化过程中的腐蚀. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析和拉曼光谱对CNTs-PDDA进行了表征, 表明PDDA通过π-π作用已成功覆盖在CNTs 表面, 并且修饰过程没有导致CNTs 结构的破坏. 采用透射电子显微镜(TEM)对Pt NPs/CNTs-PDDA 催化剂进行了表征, 结果表明, Pt NPs 均匀地分散在CNTs上, 平均粒径约2 nm, 且粒径分布范围窄. 用循环伏安法、计时电流法进一步考察了Pt NPs/CNTs-PDDA催化剂在酸性介质中对甲醇的电催化氧化的性能. 电化学测试结果表明, 与原始CNTs 负载的Pt NPs催化剂相比,Pt NPs/CNTs-PDDA催化剂具有更高的电化学活性表面积、电催化质量比活性和稳定性.     

聚乙酰苯胺修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇电催化氧化

以原位化学聚合的聚乙酰苯胺/多壁碳纳米管(PAANI-MWCNTs)复合纳米材料作为载体,采用硼氢化钠还原法将Pt纳米粒子担载到PAANI-MWCNTs复合纳米材料表面,制备了Pt/PAANI-MWCNTs复合纳米催化剂.样品的结构和形貌用紫外-可见(UV-Vis)光谱、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)进行了表征.结果表明,聚乙酰苯胺与碳纳米管之间存在较强的π-π相互作用,使其能牢固地吸附于多壁碳纳米管表面,对碳纳米管的结构完整性和导电性有一定的改善作用.同时,金属Pt纳米颗粒较为均匀地分散在PAANI-MWCNTs表面,粒径分布范围较窄.采用循环伏安法和计时电流法在酸性溶液中研究了Pt/PAANI-MWCNTs催化剂对甲醇的电催化氧化活性,结果表明Pt/PAANI-MWCNTs复合纳米催化剂比用混酸处理的碳纳米管载铂催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和更好的抗中毒能力及稳定性.     

Pt/CNT纳米催化剂的微波快速合成及其对甲醇电化学氧化的电催化性能

碳纳米管 (CNT)作为制备新型催化剂载体已有广泛的研究 [1～ 8] ,例如 ,在其表面负载 Pt,Ru和Pt Ru后则具有良好的催化性能[1,2 ,6～ 8] .但在 CNT表面负载金属微粒的方法难以获得尺寸和形状均匀的纳米粒子 .因此 ,如何制备超细和均匀的纳米粒子是一项具有重要的学术意义和技术价值的工作 .我们利用微波加热的多元醇工艺合成了 XC-72碳负载铂纳米粒子的催化剂 ,并发现它对甲醇的氧化具有较高的电催化活性 [9] .本文进一步以 CNT作为载体 ,利用微波加热法快速合成了 Pt/ CNT纳米催化剂 ,并对其对甲醇电化学氧化的性能进行了初步研究 …     

碳纳米管负载的Pd-Ag-Sn催化剂对甲酸的电氧化

采用硼氢化钠还原的方法合成了碳纳米管负载的钯基纳米催化剂（Pd/CNT,Pd₇Ag₃/CNT,Pd₇Sn₂/CNT,Pd₇Ag₁Sn₂/CNT,Pd₇Ag₂Sn₂/CNT和Pd₇Ag₃Sn₂/CNT）。通过XRD,TEM和XPS对其进行了表征,结果表明,相比Pd/CNT和Pd-Ag（或Pd-Sn）催化剂的纳米颗粒,Pd-Ag-Sn催化剂展现出了更小的平均颗粒尺寸（2.3 nm）。此外,还通过循环伏安（CV）和计时电流法（CA）测试了这些催化剂对甲酸氧化的电活性,在酸碱介质中,Pd-Ag-Sn/CNT对甲酸氧化都表现出了更高的电流密度。其中,Pd₇Ag₂Sn₂/CNT催化剂在酸碱介质中的电流密度分别是108.8和211.3 mA·cm^-2,相应的Pd质量电流密度高达1 364和2 640 mA·mg^-1,远远高于商业Pd/C,表明Pd-Ag-Sn/CNT催化剂对甲酸氧化表现出了极好的电催化活性。     

具有优异甲醇催化氧化性能的Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂

以聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐(PDDA)为连接剂,采用原位自组装方式将MoO3和WO3负载到碳纳米管(CNTs)上,然后通过乙二醇还原法负载Pt纳米颗粒,得到Pt纳米颗粒均匀分布的Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂.当氧化物总量控制在10 wt%,MoO3与WO3摩尔比为1:0.5时,Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂催化甲醇氧化活性最高,甲醇氧化峰电流If高达835 A/gPt.WO3和MoO3的加入提高了催化剂的甲醇氧化活性、抗CO中毒能力和稳定性,使得Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂表现出优异的甲醇电催化氧化性能.     

碳纳米管负载高分散Pt纳米颗粒的制备及表征

近年来,碳纳米管(CNTs)[1]作为新型催化剂载体方面的研究[2～11]受到了广泛关注。由于碳纳米管具有纳米级卷曲的表面,与石墨烯相比其表面π键发生变化,从而导致新的电子结构[12],因此碳纳米管负载的催化剂在涉及电子传输过程的催化过程中具有特别的吸引力。燃料电池电极催化剂就是其中典型的一类[13～15]。已有研究者选用碳纳米管作为载体,将Pt[16～19]、PtRu[20,21]等具有催化活性的贵金属或其合金负载到碳纳米管上,展现出了很好的电催化氧化活性。然而,到目前为止,制备用于燃料电池的具有均匀尺寸和分散性的负载型纳米催化剂仍然是一项…     

Fabrication and catalytic properties of Pt and Ru decorated TiO2⧹CNTs catalyst for methanol electrooxidation

Highly ordered anodic titania nanotube arrays provide a large surface area for electrodepositing nickel nanoparticles which are used as the catalyst for carbon nanotube growth. Pt and Ru nanoparticles, approximately 3 nm in diameter, are uniformly electrodeposited on the as synthesized titania-supported carbon nanotubes (CNTs), constructing a novel catalyst for electrocatalytic oxidation of methanol. An enhanced and stable catalytic activity is obtained due to the uniformly dispersed Pt and Ru nanoparticles, and the large CNT network facilitating the electron transfer between the adsorbed methanol molecules and the catalyst substrate. An oxidation peak current density of 55 mA/cm² is achieved at a low Pt load of 0.126 mg/cm² with a Pt/Ru mole ratio of 1:1.     

Controllable pt nanoparticle deposition on carbon nanotubes as an anode catalyst for direct methanol fuel cells

We report a novel process to prepare well-dispersed Pt nanoparticles on CNTs. Pt nanoparticles, which were modified by the organic molecule triphenylphosphine, were deposited on multiwalled carbon nanotubes by the organic molecule, which acts as a cross linker. By manipulating the relative ratio of Pt nanoparticles and multiwalled carbon nanotubes in solution, Pt/CNT composites with different Pt content were achieved. The so-prepared Pt/CNT composite materials show higher electrocatalytic activity and better tolerance to poisoning species in methanol oxidation than the commercial E-TEK catalyst, which can be ascribed to the high dispersion of Pt nanoparticles on the multiwalled carbon nanotube surface.     

Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化性能的影响

制备了一种新的甲醇直接燃料电池Pt/RuO2/CNTs阳极催化剂,在相同Pt负载量下,其甲醇电催化氧化活性是Pt/CNTs的3倍.采用循环伏安法研究发现Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化活性有明显影响,当Pt和RuO2在碳纳米管上含量分别为15%和9.5%时,Pt/RuO2/CNTs催化剂具有最佳的甲醇电催化氧化活性.RuO2负载在碳纳米管上比电容的变化,反映了水合RuO2结构中质子与电子传输平衡的能力,分析表明,催化剂中RuO2含量不同导致电容的变化是影响甲醇电催化氧化活性的主要原因.当催化剂结构中质子与电子传输达到平衡时,催化剂比电容最大,电催化氧化活性最高.这种基于电容关联电催化剂的观点对甲醇直接燃料电池阳极催化剂的设计非常有意义.     

Pt and Pt–Ru nanoparticles decorated polypyrrole/multiwalled carbon nanotubes and their catalytic activity towards methanol oxidation

Conducting polymer composite films comprised of polypyrrole (PPy) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) [PPy–CNT] were synthesized by in situ polymerization of pyrrole on carbon nanotubes in 0.1 M HCl containing (NH₄)S₂O₈ as oxidizing agent over a temperature range of 0–5 °C. Pt nanoparticles are deposited on PPy–CNT composite films by chemical reduction of H₂PtCl₆ using HCHO as reducing agent at pH = 11 [Pt/PPy–CNT]. The presence of MWCNTs leads to higher activity, which might be due to the increase of electrochemically accessible surface areas, electronic conductivity and easier charge-transfer at polymer/electrolyte interfaces allowing higher dispersion and utilization of the deposited Pt nanoparticles. A comparative investigation was carried out using Pt–Ru nanoparticles decorated PPy–CNT composites. Cyclic voltammetry demonstrated that the synthesized Pt–Ru/PPy–CNT catalysts exhibited higher catalytic activity for methanol oxidation than Pt/PPy–CNT catalyst. Such kinds of Pt and Pt–Ru particles deposited on PPy–CNT composite polymer films exhibit excellent catalytic activity and stability towards methanol oxidation, which indicates that the composite films is more promising support material for fuel cell applications.     

Development of stable PtRu catalyst coated with manganese dioxide for electrocatalytic oxidation of methanol

Manganese dioxide was coated on multiwall carbon nanotubes-supported PtRu particles to prepare the MnO₂/PtRu/CNT catalyst by a facile oxidation–reduction method. The prepared catalyst showed a high stability for electrocatalytic oxidation of methanol. After 2000 potential cycles, 55% activity still remained for MnO₂/PtRu/CNT catalyst, while only 30% activity remained for PtRu/CNT, which indicated that the electrochemical stability of MnO₂/PtRu/CNTs was improved significantly. MnO₂ in MnO₂/PtRu/CNTs prevented the dissolution of PtRu particles as well as the corrosion of the CNT supports, resulting in the improvement of the stability and activity.