辐射状钯纳米花的可控合成及其电催化性能的研究

水体系中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和L-精氨酸为表面活性剂,抗坏血酸还原PdCl42-,制得了直径范围在50~80 nm之间的辐射状钯纳米花.实验表明,CTAB和L-精氨酸对辐射状钯纳米花的形成起着协同作用.此外,还研究了辐射状钯纳米花对甲酸氧化的电催化活性.在0.5 mol/L H2SO4+0.5 mol/L HCOOH溶液中的循环伏安结果表明,辐射状钯纳米花修饰电极在酸性溶液中电催化氧化甲酸的峰电流密度约为101 mA/mg,明显优于实心钯纳米粒子修饰的电极(峰电流密度为50 mA/mg),且表现出较高的稳定性.     

PdCu合金纳米晶体的制备和电催化活性研究

改变表面活性剂1-十八烯（ODE）和油胺（OLA）或油酸（OA）的配比,以1,2-二羟基十六烷二醇作还原剂同时还原乙酰丙酮铜Cu(acac)2和乙酰丙酮钯Pd(acac)2一步法制备了单分散的球形和米花形的PdCu纳米粒子.透射电子显微镜和XRD等结构表征表明,两种形状的PdCu纳米粒子均为（111）面占优的合金纳米晶体,其平均粒径分别为12.7 ± 0.18 和 20.4 ± 0.31 nm.电化学循环伏安法（CV）测定了两种PdCu合金纳米粒子对甲酸氧化的电催化活性.结果表明,在球形PdCu纳米粒子上得到的甲酸氧化峰电流密度约为米花状纳米粒子（PdCu-B）上的5.6倍.同时,前者显示出了更好的抗CO毒化能力.计时电流测量也表明,球状PdCu纳米粒子比米花状纳米粒子有更好的电催化稳定性能.     

Pt纳米粒子/Pd纳米线复合材料对乙醇的电催化氧化研究

采用恒电位法在多孔阳极氧化铝模板中电沉积Pd纳米线阵列,再运用循环伏安法在Pd纳米线阵列表面沉积Pt纳米粒子制备出复合纳米材料电极。运用循环伏安法和计时电流法研究了该复合纳米材料电极对乙醇的电催化性能的影响。结果表明,Pt纳米粒子/Pd纳米线复合电极相比于单独的Pd纳米线电极或Pt纳米粒子电极,对乙醇氧化有更高的电催化活性和很好的稳定性。     

Pd/Ni异结构纳米催化剂的制备及其对甲酸氧化的电催化

通过两步还原法制备了Pd/Ni双金属催化剂.由于金属Pd原子在先行还原的Ni纳米粒子表面的外延生长以及其在Ni表面及Pd表面生长表现出的吉布斯自由能差异,最终导致了异结构Pd/Ni纳米粒子的形成.高分辨电子透射显微镜结果证实了异结构的存在,然而X射线衍射测量表明Pd/Ni纳米粒子具有类似于Pd的面心立方结构.制备的Pd/Ni纳米粒子与同等条件下合成的Pd纳米粒子相比对甲酸氧化呈现了更高的电催化活性,而且电催化稳定性也要明显优于纯Pd纳米粒子,证明Pd/Ni双金属催化剂是可选的直接甲酸燃料电池阳极催化剂.双金属催化剂对甲酸氧化电催化活性和稳定性增强可能是Ni原子的修饰改变了Pd粒子表面配位不饱和原子的电子结构所致.     

(PtAuPt)HN/GC的制备及对甲酸氧化的电催化性能

以Se溶胶为模板,合成了多层核壳结构的Se@Pt@Au@Pt实心纳米粒子;采用化学与电化学相结合的除硒方法制得了(PtAuPt)HN/GC,并表征了(PtAuPt-Se)HN的表面形貌、结构与组成;以甲酸为探针分子,比较了(PtAuPt)HN/GC和Pt/C/GC对甲酸氧化的电催化行为,发现(PtAuPt)HN/GC催化甲酸氧化只有1个氧化峰,峰电位和峰电流分别约为0.35V和1.22mA/cm2,而Pt/C/GC则有2个氧化峰,在0.35V时所对应的电流密度仅约为0.30mA/cm2,前者在该电位时的电流密度是后者的4倍;在0.30mA/cm2的电流密度下,(PtAuPt)HN/GC对应的电极电位为0.01V,比Pt/C/GC负移了340mV;在600s时的计时电流分别为0.06和0.02mA/cm2.(PtAuPt)HN对甲酸氧化的电催化活性不但比Pt/C高,而且具有一定的抗CO中毒性能.     

一氯乙酸和三氯乙酸在富勒烯/DDAB膜修饰电极上的电催化

研究了由阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵分别和C60或C70在玻碳电极表面形成的膜在0．5mol／L KCl溶液中的电化学,发现在0～-1．0V范围内,有两对峰形较好的还原再氧化峰。实验结果表明,该修饰电极有较好的稳定性和重现性,对三氯乙酸和一氯乙酸的还原,表现出良好的电催化去卤化作用,说明修饰电极上的富勒烯是良好的电子传递媒介体。     

纳米钯修饰电极在碱性条件下对过氧化氢的测定

采用单电位阶跃计时电流法制备了Pd纳米粒子修饰复合陶瓷碳电极(Pd/CCE)。研究了该修饰电极对H2O2的电催化氧化性能。结果表明,Pd/CCE修饰电极在碱性介质中对H2O2的氧化具有强电催化活性。在0.1 mol.L-1NaOH溶液中采用动态安培法检测H2O2,线性范围为2.0×10-6~2.6×10-3mol.L-1,r=0.999 3,检出限(3sb)为5.0×10-7mol.L-1,灵敏度为143.8μA.(mmol.L-1)-1。该法用于过氧化氢消毒液中H2O2的测定,结果满意。     

铅修饰纳米多孔铂催化剂对甲酸氧化的电活性（英文）

用合适金属修饰的铂催化剂能够显著增强其对甲酸氧化的电活性.本文以水热法制备了钛负载的纳米多孔铂电极(nanoPt/Ti),然后采用循环伏安法,通过扫描不同的周数(n),用适量的铅对nanoPt/Ti电极进行修饰,得到一种新型的铅修饰的纳米多孔铂电极(nano Pb_((n))-Pt/Ti).采用循环伏安(CV)、计时电流和计时电位法研究其对对甲酸氧化的电活性.CV结果显示nanoPt/Ti和nanoPb_((n))-Pt/Ti电极对甲酸氧化表现出较高的催化活性,并且nanoPb_((20))-Pt/Ti电极对甲酸氧化的起始电位为-0.06 V,相比nanoPt/Ti电极的起始电位(0.06 V),明显有所负移.此外,nanoPb_((20))-Pt/Ti电极的第一个氧化峰电流密度为12.7 mA·cm~(-2),远远大于nanoPt电极(4.4 mA·cm~(-2));计时电流显示在电位为0.1 V时,在0.5 mol·L~(-1)H_2SO_4+1 mol·L~(-1 )HCOOH溶液中,nanoPb_((20))-Pt/Ti电极达到稳定时的电流为8.09 mA·cm~(-2),是nanoPt电极的60倍,表明铅修饰的nanoPt/Ti对甲酸氧化的电活性急剧增加;在1.5mA、2 mA、2.2 mA和2.5 mA下的计时电位结果表明,nanoPb_((20))-Pt/Ti电极上甲酸氧化过程表现出显著的电化学振荡,且和nano Pt/Ti电极相比,振荡现象能持续更长的时间,说明nanoPb_((20))-Pt/Ti电极具有更强的表面抗毒化能力.     

载钯聚苯胺/聚砜复合膜修饰电极对甲酸的电催化氧化

采用电化学聚合法在铂电极表面制备了三维网状结构的聚苯胺(PAN)/聚砜(PSF)复合膜,并以此为载体制备了Pd/PAN/PSF复合膜电极,并用扫描电子显微镜对复合膜的微观形貌进行了表征。结果显示,此复合膜具有双层多孔结构,Pd纳米粒子在复合膜上平均粒径小、分散性好,有效地改善了Pd粒子的分散度和电极结构。电化学测试结果表明,Pd/PAN/PSF复合膜修饰电极对甲酸的电催化性能明显优于直接电沉积Pd的聚苯胺电极,并且表现出较高的稳定性。     

直接甲酸燃料电池炭载Pd阳极催化剂的稳定性

用X射线衍射和电化学方法研究了在甲酸溶液中浸泡一段时间后的Pd/C催化剂的结构和电催化性能, 发现在甲酸溶液中浸泡15 d后, Pd/C催化剂中Pd粒子的相对结晶度由1.73增加到3.34, 平均粒径由4.4 nm降低到1.8 nm, 对甲酸氧化的电催化活性和稳定性降低, 甲酸氧化的峰电流密度由9.3 mA/cm2降低到6.7 mA/cm2. 这可能是由Pd/C催化剂中的Pd在甲酸中会有一定的溶解和Pd/C催化剂能催化分解甲酸引起的.     

电解液中的乙二胺四甲叉膦酸对甲酸在炭载Pd催化剂上电氧化性能的影响

利用X射线能量色散(EDS)谱、X射线衍射(XRD)谱、透射电子显微镜(TEM)和电化学等技术研究了在电解液中添加乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)对甲酸在Pd/C催化剂上电氧化性能的影响. 结果表明, 当EDTMP添加的浓度为0.5 mmol/L时, Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性最好. 这主要归结于吸附在Pd/C催化剂表面的EDTMP不但能通过基团效应降低CO的吸附量, 还能抑制Pd/C催化剂催化甲酸分解的速率, 从而减少了CO的毒化作用. 但当EDTMP的浓度大于0.5 mmol/L时, 吸附过多的EDTMP反而会占据Pd的活性位点, 降低催化作用.     

铂钯修饰聚N-乙酰苯胺膜电极对甲酸的电催化氧化

由电化学方法在石墨电极表面制备了规整多孔的纳米结构聚N-乙酰苯胺(PAANI)膜,并以其为载体制备了Pt-Pd/PAANI/C二元金属微粒修饰的聚合物复合膜电极.SEM和XRD研究结果表明,Pt、Pd微粒在PAANI膜中均匀分散,有效地改善了催化剂中贵金属的分散度和电极的结构.在0.5mol/L H2SO4+0.5mol/LHCOOH溶液中的循环伏安结果表明,Pt-Pd/PAANI/C电极在酸性溶液中电催化氧化甲酸的性能明显优于直接电沉积的Pt-Pd/C电极,且表现出较高的稳定性.     

ITO上电沉积Pd的成核机理及电催化性质

采用循环伏安技术和计时电流技术, 研究了ITO上电沉积Pd的过程, 发现Pd在ITO表面的电沉积是过电位成核且为不可逆的扩散控制过程; 根据Cottrell方程计算得到[PdCl₄]^2-的扩散系数为2.19×10^-5 cm²/s; 根据Scharifker的理论模型, 归一化处理电流-时间曲线, 与理论成核曲线对照, 判断Pd 的成核机理. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Pd 的形貌进行分析, 讨论了沉积电位和沉积时间对Pd纳米粒子形貌的影响. 用X射线粉末衍射(XRD)对Pd纳米粒子进行结构分析, 并在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中研究了其电化学性质及在碱性条件下乙醇分子的电催化性质.     

花生壳基多孔碳负载Pd-Co催化剂应用于碱性介质中电氧化甲醇

以花生壳为原料,经KOH活化制备花生壳基多孔碳(HC)。氮气吸附-脱附研究表明,所获得的多孔碳的总表面积高达1 645 m²·g^-1。采用浸渍还原法制备了以HC为载体的Pd-Co/HC催化剂。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明,催化剂中的Co主要以Co和Co O的形式存在,Co进入Pd的晶格并形成Pd-Co合金。Pd-Co/HC_0.5-700的透射电子显微镜(TEM)结果显示,Pd-Co纳米颗粒具有较小粒径(约4 nm)且成功地分散在HC上。Pd-Co/HC_0.5-700在碱性介质中电催化氧化甲醇时表现出优秀的电催化活性、稳定性和CO耐受性,这种显著的高性能可以归因于生物质载体大的表面积和Co的成功掺杂。     

花生壳基多孔碳负载Pd-Co催化剂应用于碱性介质中电氧化甲醇

以花生壳为原料,经KOH活化制备花生壳基多孔碳（HC）。氮气吸附-脱附研究表明,所获得的多孔碳的总表面积高达1 645 m²·g^-1。采用浸渍还原法制备了以HC为载体的Pd-Co/HC催化剂。X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析表明,催化剂中的Co主要以Co和CoO的形式存在,Co进入Pd的晶格并形成Pd-Co合金。Pd-Co/HC_0.5-700的透射电子显微镜（TEM）结果显示,Pd-Co纳米颗粒具有较小粒径（约4 nm）且成功地分散在HC上。Pd-Co/HC_0.5-700在碱性介质中电催化氧化甲醇时表现出优秀的电催化活性、稳定性和CO耐受性,这种显著的高性能可以归因于生物质载体大的表面积和Co的成功掺杂。     

A Facile One‐Pot Synthesis and Enhanced Formic Acid Oxidation of Monodisperse Pd–Cu Nanocatalysts

Highly monodisperse spherical 3 nm Pd–Cu alloy nanoparticles (NPs) were synthesized in high yield through the coreduction of [Pd(acac)₂] (acac=acetylacetonate) and [Cu(acac)₂] in nonhydrolytic solutions by using trioctylamine and oleic acid. The relative compositions of Pd and Cu could be tuned by controlling the molar ratios between the metal precursors in the raw solutions. The carbon‐supported Pd–Cu NPs (Pd–Cu/C) were chemically dealloyed by acetic acid washing, which resulted in the formation of porous structures. The prepared Pd–Cu/C catalysts exhibited at least threefold enhancement of Pd mass activities compared with a commercial Pd/C catalyst toward formic acid oxidation in an acidic medium, and also showed outstanding electrocatalytic stabilities. The improved electrocatalytic properties of the Pd–Cu NPs are attributed to the presence of a large number of active sites on their surfaces owing to their small particle sizes and chemically dealloyed porous structures.     

兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的制备、表征及其电化学性能研究

钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm2.     

石墨烯-富勒烯铵碘盐复合载体负载Pd催化剂的制备及电催化氧化乙醇性能

采用水合肼水热还原法制备了不同比例还原氧化石墨烯(RGO)与n型自掺杂富勒烯铵碘盐(PCBANI)的复合载体RGO-PCBANI, 并在电极上用这些载体负载Pd纳米粒子制备了Pd/RGO-PCBANI电催化剂. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对RGO-PCBANI和Pd/RGO-PCBANI的形貌及结构进行了表征. 利用循环伏安和计时电流等电化学方法研究了该催化剂电催化氧化乙醇的性能. 结果表明, 所制备的RGO-PCBANI(6∶1)载体的分散性较好, 用其负载的Pd纳米粒子平均粒径为5.2 nm, 且Pd/RGO-PCBANI(6∶1)催化剂的催化活性最好, 质量电流密度达到1288.8 mA/mg.     

氯化血红素在纳米氧化锌碳糊修饰电极上的电化学行为

以H2C2O4·2H2O和Zn(Ac)2·2H2O为前驱体制备纳米ZnO粉体,用透射电子显微镜、X射线衍射光谱表征了其形貌及晶体结构,并将其用于制备纳米ZnO-碳糊电极,采用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了氯化血红素在电极上的电化学行为。 与商品ZnO颗粒-碳糊电极和裸碳糊电极相比,氯化血红素在纳米ZnO-碳糊电极上的还原峰峰电位正移,还原峰峰电流明显增加,表现出明显电催化性能。 实验表明,在pH=9.18磷酸盐缓冲液中,-0.30 V富集30 s后,氯化血红素在-0.440 V处有1个灵敏的还原峰,可用于氯化血红素的电化学分析。 在优化条件下,该还原峰峰电流与氯化血红素浓度在3.1×10-9~3.1×10-7 mol/L内有线性关系,检出限为1.53×10-9 mol/L(S/N=3)。 将该修饰电极用于红桃K生血剂中氯化血红素测定,结果满意。