一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能

以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨.然后采用简单的一步化学还原法在乙二醇(EG)中同时还原氧化石墨烯(GO)和H₂PtCl₆制备高分散的铂/还原态氧化石墨烯(Pt/RGO)催化剂.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的微结构、组成和形貌进行表征.结果表明, GO已被还原成RGO, Pt纳米粒子均匀分散在RGO表面,粒径约为2.3 nm.采用循环伏安法和计时电流法评价催化剂对甲醇氧化的电催化性能,测试结果表明, Pt/RGO催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性与Pt/C和Pt/CNT相比有了很大提高.另外其对甲醇电催化氧化的循环伏安图中正扫峰电流密度(I_f)和反扫峰电流密度(I_b)的比值高达1.3,分别是Pt/C和Pt/CNT催化剂的2.2和1.9倍,表明Pt/RGO催化剂具有高的抗甲醇氧化中间体CO_ad的中毒能力.     

Pt/TiO2纳米纤维的制备及其对甲醇的电催化氧化活性

采用静电纺丝技术结合还原浸渍法制备了Pt/TiO₂纳米纤维电催化剂, 通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等测试手段对样品的晶相、形貌、微结构和化学组成进行了表征. 测试结果表明, TiO₂纳米纤维为锐钛矿和金红石组成的混晶, Pt 纳米颗粒均匀地分布于TiO₂纳米纤维的表面, 且Pt 颗粒大小较均一, 平均粒径为4.0 nm, Pt/TiO₂纳米纤维中Pt 的质量分数约为20%. 采用三电极体系的循环伏安和计时电流电化学分析方法研究了样品在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明, 与负载相同质量分数Pt 的Pt/P25 和商业Pt/C 催化剂相比较, Pt/TiO₂纳米纤维催化剂对甲醇呈现出较高的电催化氧化活性和更好的稳定性.     

直接热分解法制备的碳载Pt-Sn催化剂对乙醇氧化的电催化性能

以Pt( NO3)2和SnO为前驱体采用直接热分解法制备了碳载Pt-Sn (Pt-Sn/C)催化剂.用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征,用循环伏安法和CO溶出等方法研究了催化剂对乙醇氧化的电催化性能.结果表明,Pt-Sn/C催化剂中的Pt-Sn粒子具有Pt-S...     

Pt/Au/Fe3O4的制备及其电化学性能

以制得的纳米Fe₃O₄颗粒作为载体,用还原法将还原出的Au与Pt分别负载到Fe₃O₄颗粒表面,制得纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料。对Pt/Au/Fe₃O₄进行紫外可见光吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射及光电子能谱等物理表征,结果表明,Au与Pt均匀地沉积到了Fe₃O₄纳米颗粒表面。对纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料进行循环伏安扫描,当H₂PtCl₆的加入量达到8 mL时,Pt/Au/Fe₃O₄催化性能最佳;正扫电流峰i_p与扫描速率的平方根v^1/2线性相关,Pt/Au/Fe₃O₄催化氧化甲醇的过程受扩散控制;对催化剂进行201次循环伏安扫描,催化剂仍然能保持较好的催化性能且稳定性良好。因此,所合成催化剂Pt/Au/Fe₃O₄是一种具有良好化学稳定性的阳极催化剂材料。     

Pt/CeO2/CNTs催化剂对甲醇电催化氧化的研究

通过微波乙二醇法制备了Pt/CeO2/CNTs催化剂用于碱性体系中的甲醇电催化氧化,考察了不同的CeO2含量对其电催化活性的影响.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明,Pt/CeO2/CNTs催化剂中Pt颗粒较小,在载体上分散性较好.循环伏安曲线和计时电流测试结果表明,Pt/CeO2/CNTs催化剂表现出良...     

中空树枝状三氧化钨载铂催化剂对甲醇的电催化氧化性能研究

采用水热法和牺牲模板法相结合制备具有中空树枝结构的三氧化钨载体(d-WO₃),在其表面进一步负载活性成分Pt,得到纳米Pt/d-WO₃复合催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和比表面积和孔结构分析(BET)等对催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明,三氧化钨具有长6 μm和宽2 μm的中空树枝状结构,孔径分布主要集中在20~120 nm,比表面积为24 m²/g,平均粒径为7.2 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面。采用循环伏安和计时电流法研究了Pt/d-WO₃催化剂在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,Pt/d-WO₃催化剂比Pt/C和Pt/WO₃催化剂对甲醇有更高的电催化氧化活性和稳定性。d-WO₃所具有的中空介孔结构和双功能作用机理有利于甲醇在铂表面的直接脱氢氧化过程。     

核壳结构碳化钨复合微球催化剂对甲醇电催化性能

以偏钨酸铵微球为前驱体,在不同反应时间和CO/CO₂气氛条件下,通过原位还原碳化反应制备了具有核壳结构碳化钨复合微球。采用X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）等对催化剂的形貌和结构进行了表征分析。硼氢化钠还原法将平均粒径为4.6 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面,得到核壳结构碳化钨复合催化剂。采用循环伏安和计时电流法研究了在酸性溶液中催化剂对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,与Pt/WC-15 h和JM Pt/C催化剂的电化学性能相比,Pt/WC-6 h催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和稳定性。碳化钨复合微球表面少量WO₂成分的存在有利于甲醇在其表面的电催化氧化过程的发生。     

甲醇在铁掺杂Pt-ZrO_2/C催化剂上的电氧化

应用溶胶-凝胶法制备不同铁掺杂量的ZrO2粉体,以ZrO2/C为载体制备Pt-Zr1-xFexO2/C催化剂电极.X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)表征载体及催化剂的表面形貌和晶体结构.结果表明,催化剂中Pt和ZrO2颗粒在活性炭表面均匀分布,铂颗粒尺寸为2~4 nm,ZrO2颗粒尺寸为3~7 nm.循环伏安法和计时电流法测定催化剂对甲醇电氧化作用,显示在ZrO2晶体中掺杂铁可以提高催化剂的甲醇电氧化活性.其性能与铁的掺杂量有关.     

钴/氮掺杂碳催化剂及其氧还原催化机理研究

以尿素做氮源、醋酸钴做金属源,用湿法合并高温热处理法合成了钴/氮共掺杂碳的非贵金属氧还原催化剂Co-N/C-T. 采用循环伏安（CV）法和线性扫描法（LSV）探究了氮源和金属源用量以及热处理温度对氧还原反应电催化活性的影响,活性最好的催化剂Co_0.13-N_0.3/C-800的峰电位达到0.829 V（vs.RHE）,接近商用Pt/C的活性,但比商用Pt/C有更好的耐甲醇性和稳定性. 同时,采用SEM,TEM,BET,XRD和XPS方法表征了催化剂结构和组分特征,并提出催化剂可能的电催化活性氧还原反应机理.     

新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征

采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),其中Pt的总质量占20%.利用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构,用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.Pt/Co-PPy-C电催化剂的金属颗粒直径约1.8 nm,略小于商用催化剂Pt/C(JM)颗粒尺寸(约2.5 nm);催化剂在载体上分散均匀,粒径分布范围较窄.Pt/Co-PPy-C的电化学活性比表面积(ECSA)(75.1 m2·g-1)高于商用催化剂的ECSA(51.3 m2·g-1).XPS测试表明,自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在.而XRD结果显示,自制催化剂中Pt(111)峰最强,Pt主要为面心立方晶格.Pt/Co-PPy-C具有与Pt/C(JM)相同的半波电位;在0.9 V下,Pt/Co-PPy-C的比活性(1.21 mA·cm-2)高于商用催化剂的比活性(1.04 mA·cm-2),表现出更好的ORR催化活性.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.CV测试1000圈后,Pt/Co-PPy-C和Pt/C(JM)的ECSA分别衰减了13.0%和24.0%,可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.     

Solvent effects on Pt-Ru/C catalyst for methanol electro-oxidation

Alloying degree, particle size and the level of dispersion are the key structural parameters of Pt-Ru/C catalyst in fuel cells. Solvent(s) used in the preparation process can affect the particle size and alloying degree of the object substance, which lead to a great positive impact on its properties. In this work, three types of solvents and their mixtures were used in preparation of the Pt-Ru/C catalysts by chemical reduction of metal precursors with sodium borohydride at room temperature. The structure of the catalysts was characterized by X-ray diffraction (XRD) and Transmission electron microscopy (TEM). The catalytic activity and stability for methanol electro-oxidation were studied by Cyclic Voltammetry (CV) and Chronoamperometry (CA). Pt-Ru/C catalyst prepared in H₂O or binary solvents of H₂O and isopropanol had large particle size and low alloying degree leading to low catalytic activity and less stability in methanol electro-oxidation. When tetrahydrofuran was added to the above solvent systems, Pt-Ru/C catalyst prepared had smaller particle size and higher alloying degree which resulted in better catalytic activity, lower onset and peak potentials, compared with the above catalysts. Moreover, the catalyst prepared in ternary solvents of isopropanol, water and tetrahydrofuran had the smallest particle size, and the high alloying degree and the dispersion kept unchanged. Therefore, this kind of catalyst showed the highest catalytic activity and good stability for methanol electro-oxidation.     

固相反应法制备Pt-Ru/C催化剂对乙醇氧化的电催化活性研究

0引言近年来,直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其燃料来源丰富、价格低廉、甲醇携带和储存安全方便等独特的优越性而越来越受到重视[1]。但是甲醇具有一定的毒性,因此要想实现DMFC在诸如手机、笔记本电脑以及电动车等可移动电源领域的应用,必须探索新的液体燃料以替代有毒性的甲醇。     

Pt-Ru/C催化剂在甲醇电氧化过程中的组成和结构变化

本文研究了Pt-Ru/C催化剂在甲醇电催化氧化过程中组成和结构的变化。结果表明:在扫描初期,Pt-Ru催化剂的表面处于富Ru状态,Pt-Ru催化剂显示出良好的协同效应,峰电位较低,峰电流密度也较小。随着扫描圈数的增加(1~35圈),催化剂表面Ru原子逐渐溶解,Pt-Ru协同效应减弱,峰电位逐渐增大;同时,随着Ru的溶解,催化剂表面Pt原子含量的增加,催化剂对甲醇氧化的峰电流密度逐渐增大。继续增加扫描圈数(36~80圈),催化剂表面Ru原子含量趋于稳定,但Pt原子发生表面重组,粒子粒径增大,从而导致催化剂对甲醇电氧化性能下降。     

Preparation of High-alloying Pt-Ru/CMK-3 Catalysts in THF-H2O-EtOH Ternary Solution System

The Pt-Ru particles of the Pt-Ru/CMK-3 catalyst were found to possess high degree of alloying, small average size, and low relative crystallinity when the Pt-Ru/CMK-3 catalyst was prepared using the general chemical reduction method in the ternary solution system containing tetrahydrofuran (THF), H₂O, and ethanol. The Pt-Ru/CMK-3 catalyst showed high electrocatalytic activity for methanol oxidation. It indicated that the alloying of Pt-Ru could significantly affect the electrocatalytic activity for methanol oxidation. The Pt-Ru/CMK-3 catalyst with high alloying degree can be obtained because THF and H₂PtCl₆ can form a complex leading to the reduction potentials of H₂PtCl₆ and RuCl₃, which are close to each other in the aqueous solution with THF.     

新型的钛基Ni-Sn/Ti电极的制备及对甲醇氧化反应的电催化活性

利用电热法,一步制备出新型的钛基Ni-Sn/Ti电极(Ni8Sn/Ti, Ni7Sn3/Ti 和 Ni/Ti)。扫描电镜（SEM）图像表明,催化剂以片状的纳米颗粒形式沉积于钛基体上。利用电化学伏安技术、电位阶跃法和电化学交流阻抗谱（EIS）,研究了这些电极在1mol.L�1NaOH溶液中对甲醇氧化反应的电催化活性。研究表明,与Ni7Sn3/Ti,Ni/Ti以及多晶镍电极相比,Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应表现出更高的阳极氧化电流和更低的起始电位。EIS分析表明,在本文所考察的阳极电位和甲醇浓度下,Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应显示出极低的电荷传递电阻。结果表明,这种新型的钛基Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应具有极高的电催化活性。     

Barium Sulfate Effects on the Electrochemical Behaviors of Nanostructured Lead Dioxide and Commercial Positive Plates of Lead-Acid Batteries

Positive electrode with uniform lead dioxide nanostructures directly synthesized by cyclic voltammetry (CV) method on the lead substrate in 1 M sulfuric acid solution including different concentration of barium sulfate. The effect of potential scan rate, sulfuric acid and barium sulfate concentration were studied on the morphology and particle size of lead dioxide using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction techniques (XRD). The effect of barium sulfate was studied on the CV parameters including anodic peak current (I _p^a), cathodic peak current (I _p^c), anodic peak potential (E _p^a) and cathodic peak potential (E _p^c) during synthesis process. Finally, the effect of barium sulfate on the discharge capacity and cycle life of nanostructured positive electrodes and commercial positive plates was investigated. Both CV and battery test results showed that barium sulfate with concentration of 1 × 10⁻⁵ M can be used as suitable additive for positive paste of lead-acid batteries.     

二丁基氧化锡催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应机理研究

研究了二丁基氧化锡催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的反应机理, 发现原料苯酚和产物DPC都能与二丁基氧化锡生成同一种中间体, 并测定了其晶体结构. 该晶体属于单斜晶系, P2₁/n空间群; 晶胞参数: a＝1.3336(2) nm, b＝1.7208(2) nm, c＝1.3759(3) nm, β＝101.00(2)°; V＝3.0993(9) nm³; D_c＝1.432 g/cm³; Z＝4; F(000)＝1352; μ＝1.635 mm^－1. 分析结果显示该中间体是一种新型的二聚四烃基二锡氧烷化合物[Bu₂Sn(OPh)OSnBu₂O(Ph)]₂ (I), 该化合物具有中心对称的层状结构. MS和XPS结果证实I在酯交换反应条件下能稳定存在. 基于实验结果, 本文提出了一个合理的酯交换反应机理.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

一种制备碳载高合金化Pt-Ru催化剂的方法

提出了在四氢呋喃(THF)和H₂O混合溶液中用一般的化学还原法在室温下制备碳载Pt-Ru(Pt-Ru/C)催化剂的新方法。与在纯水中制得的Pt-Ru/C催化剂相比，其Pt-Ru粒子的合金化程度高、平均粒径较小且相对结晶度低，因此，该催化剂对甲醇氧化的电催化活性远高于在纯水中制得的Pt-Ru/C催化剂。高合金化程度的原因是H₂PtCl₆和RuCl₃在THF和H₂O混合溶液中的起始还原电位相近。此外，在THF和H₂O混合溶液中，THF和H₂O的体积比的改变并不影响制得的Pt-Ru/C催化剂中Pt-Ru粒子的合金化程度，但对Pt-Ru粒子的粒径以及相对结晶度有较大影响。     

Promotion of PtRu/C anode catalysts for ethanol oxidation reaction by addition of Sn modifier

PtRu/C anode electrocatalysts modified by Sn were prepared for ethanol oxidation reaction (EOR). Their phase structures, surface species, surface compositions, and EOR activities were characterized by XRD, XPS, temperature-programmed reduction (TPR), and CV, respectively. It has been found that in the PtRu/Sn_xC and PtSn/C alloy catalysts, some Sn alloyed with Pt to form Pt–Sn phase existed as the metallic state, however, the excess Sn existed as the amorphous SnO or crystalline SnO₂. Surface analyses and electrochemical measurements suggest that the surface Ru and amorphous SnO instead of the crystalline SnO₂ are important species for the promotion of EOR. As a result, compared with PtSn/C, the I₀₆ was enhanced about 200% for the PtRu/C electrocatalyst with 10 wt% of Sn modification.