铂-氢钨青铜电极的制备及对氢氧化的电催化

采用电化学还原法在表面改性的碳布上,通过改变催化剂沉积顺序及氢钨青铜沉积时间制备铂-氢钨青铜复合催化剂,所得电极作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)及单电池极化性能测试研究了催化剂的组成、沉积量、分散性及其对氢氧化的电催化活性。实验结果表明,氢钨青铜沉积时间及催化剂沉积顺序对电极催化性能有显著影响,当氢钨青铜沉积时间为10 min,先沉积氢钨青铜、后沉积铂所得Pt/HxWO3电极对氢氧化具有最佳的催化活性。适量的氢钨青铜才能与铂形成较好的协同催化效应。     

Pt-H_xWO_3复合电极的制备及其对氧还原的电催化

应用电位扫描法制备3种铂与氢钨青铜(HxWO3)的复合电极,即铂上沉积氢钨青铜(HxWO3/Pt),氢钨青铜上沉积铂(Pt/HxWO3)及铂和氢钨青铜共沉积(Pt-HxWO3).测试结果表明,氢钨青铜能显著提高铂电催化对氧还原的活性,其中以复合电极Pt/HxWO3的电催化活性最高,这可能是因为在玻碳基底上先电沉积氢钨青铜再电沉积铂增加了铂的有效比表面,该电极制备为减少铂用量提供一条有效途径.     

抗CO中毒的Pt-HxWO3电沉积制备及其对甲醇氧化的催化作用

用循环伏安法在玻碳电极上制备出铂-氢钨青铜(Pt-HxWO3)催化剂, 用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和循环伏安法研究了催化剂的组成、结构及其对甲醇氧化的催化作用. 结果表明, Pt-HxWO3的活性与制备溶液中铂与钨原子比及酸度有关, 与相同条件下制备的纯铂(Pt)催化剂相比, Pt-HxWO3对甲醇的氧化有更强的催化活性. 当制备溶液中铂和钨的原子比为1:8时, 得到的催化剂Pt-HxWO3中铂与钨原子比为4:1, 其催化活性最佳, 甲醇氧化电流是Pt作为催化剂时的1.7倍. Pt-HxWO3的强催化活性归因于其抗CO中毒能力, CO在Pt-HxWO3上氧化起始电位提前了50 mV.     

抗CO中毒的Pt-HxWO3电沉积制备及其对甲醇氧化的催化作用

用循环伏安法在玻碳电极上制备出铂-氢钨青铜(Pt-HxWO3)催化剂,用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和循环伏安法研究了催化剂的组成、结构及其对甲醇氧化的催化作用.结果表明,Pt-HxWO3的活性与制备溶液中铂与钨原子比及酸度有关,与相同条件下制备的纯铂(Pt)催化剂相比,Pt-HxWO3对甲醇的氧化有更强的催化活性.当制备溶液中铂和钨的原子比为1:8时,得到的催化剂Pt-HxWO3中铂与钨原子比为4:1,其催化活性最佳,甲醇氧化电流是Pt作为催化剂时的1.7倍.Pt-HxWO3的强催化活性归因于其抗CO中毒能力,CO在Pt-HxWO3上氧化起始电位提前了 50 mV.     

氢钼青铜对铂催化氧还原反应的促进作用

采用循环伏安法在玻碳电极上和硫酸溶液中电沉积制备出铂催化剂(Pt)及铂-氢钼青铜复合催化剂(Pt-HxMoO3), 用旋转圆盘电极研究并比较了它们对硫酸溶液中氧还原反应的催化活性. 研究结果表明, HxMoO3能明显地提高Pt对氧还原反应的电催化活性. 通过对静态电极上氧还原的峰电流与扫描速度的关系以及旋转圆盘电极上氧还原电流与旋转速度的关系的分析发现, HxMoO3提高了铂电极氧还原反应电荷传递步骤的传递系数, 因此加快了氧还原的动力学过程.     

低碳钢基体中离子注入镍和钼的电催化活性

离子注入不受相律和化学平衡的限制,也不受离子源和基体种类的约束,注入离子的能量和剂量精确可控,因而它是实现材料表面改性最有效的方法之一.自Grenness等发现注铂的钨电极,对H~+还原的电催化性能与纯铂接近之后,Wolf等将注入的Pt/RuO_2、Pt/C、Pt/WC电极用于H~+、O_2的电化学还原及甲酸的电化学氧化,其催化活性和稳定性均优于光滑的纯铂电极、Thompson等在钛基上注铂,用于催化析氢也得到类似的效果。近期文献报导,用热处理或电沉积方法制备的Ni-Mo、Ni-Mo-V 合金电极有很低的析氢超     

电沉积纳米镍合金在海水溶液中的析氢性能

采用电沉积法获得Ni、Ni-Fe和Ni-Fe-C合金镀层电极, 在90 °C模拟海水(0.5 mol·L-1 NaCl, pH=12)的稳态极化曲线表明Ni-Fe-C合金电极具有最好的析氢催化性能. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察电极表面形貌、X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(HRTEM)分析合金的晶体结构, 发现电极材料的晶粒尺寸影响析氢催化性能, 晶粒尺寸越小析氢催化活性越好. 用电化学阻抗方法(EIS)研究电极析氢催化性能的本质原因, 结果表明电极表面活性点数目和电极的本质电催化活性对合金电极析氢催化活性有重要的影响.     

阵列纳米管中铂:钌原子比对甲醇电催化氧化活性的影响（英文）

采用电化学沉积技术在3-氨丙基三甲基硅氧烷修饰的多孔氧化铝膜板中制备了具有不同Pt/Ru原子比的双元Pt/Ru阵列纳米管电极（NTAEs）。分别用X-射线衍射和扫描电镜表征了催化剂结构和形态。电化学结果表明：通过控制前驱沉积液的浓度可得到不同PtRu原子比的NTAEs。所制备的Pt 或 Pt/Ru合金阵列纳米电极的真实表面积大,催化活性强,有利于物质传输,对甲醇电氧化显示出显著的催化性能。实验中还系统研究了催化剂组成与CO和CH3OH电催化氧化性能的关系,发现Pt/Ru=50:50的阵列纳米管电极对CO电氧化显示出最好的催化活性;对甲醇电氧化,则Ru原子比为40%的催化剂显示最佳催化性能。     

电沉积纳米镍合金在模拟海水溶液中的析氢性能

采用电沉积法获得Ni、Ni-Fe和Ni-Fe-C合金镀层电极,在90℃模拟海水(0.5mol·L-1NaCl,pH=12)的稳态极化曲线表明Ni-Fe-C合金电极具有最好的析氢催化性能.通过扫描电子显微镜(SEM)观察电极表面形貌、X射线衍射(XRD)与高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析合金的成分和晶体结构,发现电极材料的晶粒尺寸影响析氢催化性能,晶粒尺寸越小析氢催化活性越好.用电化学阻抗方法(EIS)研究电极析氢催化性能的本质原因,结果表明电极表面活性点数目和电极的本质电催化活性对合金电极析氢催化活性有重要的影响.     

电化学方法制备高分散Pt/CMK-3及其对甲醇电化学催化性能

采用直接电化学还原法在介孔碳(CMK-3)载体上直接电沉积高分散的铂纳米颗粒,制备CMK-3复合铂纳米颗粒电极(Pt/CMK-3)。 通过透射电子显微镜分析发现,铂纳米颗粒非常均匀的分布在CMK-3上,平均粒径约5 nm。 通过循环伏安测试,分析了催化剂不同负载铂含量时氯铂酸的利用率,在理论铂质量分数为20%时,这种方法制备的Pt/CMK-3所使用的氯铂酸的利用率最高,在1 mol/L CH3OH+0.5 mol/L H2SO4溶液中循环伏安测试电流密度达到382 A/g。 在相同实验条件下,Pt/CMK-3电极对甲醇电催化活性远高于Pt/XC-72(炭黑)电极和用常规电沉积方法制备的Pt/CMK-3电极。     

碳载钴酞菁催化剂的制备及其氧还原催化性能研究

研究了一种通过固相加热一步合成碳载钴酞菁复合催化剂(CoPc/C)的制备方法.通过XRD,IR对制备的催化剂进行了表征.结果显示,得到的产物为CoPc/C,平均粒径30nm.利用极化曲线和交流阻抗等电化学方法测试了其在碱性介质中对氧还原的催化性能.该催化剂在碱性介质中(6mol·L-1KOH)空气气氛下,氧还原的初始电位达到0V,电极电位为-0.10V vs·Hg/HgO时电流密度达到100mA·cm-2,有显著的氧还原电催化效果.对实验得到的极化曲线及交流阻抗数据进行拟合处理及计算,获得相关动力学参数.     

不同形貌的ZnMn复合氧化物制备及电化学性能研究

通过简单共沉淀法和高温煅烧制备了不同形貌的ZnMn复合氧化物,并将其作为铝空气电池空气电极催化剂。采用XRD和SEM等手段表征其物相结构、形貌,同时采用阴极极化曲线、交流阻抗、塔菲尔曲线和恒电流放电等电化学测试手段,研究了三种不同形貌的ZnMn复合氧化物作为催化剂在铝空气电池中的性能。结果表明：球形ZnMnO3作为铝空气电池催化剂较不规则絮状和刺球形,表现出更好的催化性能、氧还原性能、导电性能和更高的放电电压平台。     

Low-temperature Catalytic Reduction of Nitrogen Monoxide with Carbon Monoxide on Copper Iron and Copper Cobalt Composite Oxides

Copper iron composite oxides (CuO/Fe2O3) and copper cobalt composite oxides (CuO/Co3O4) for the catalytic reduction of NO with CO at low temperature were prepared by co-precipitation. The catalytic activity and thermal stability of the catalysts were evaluated by a microreactor-GC system. The 100% conversion temperatures of NO are 80 oC for CuO/Fe2O3 and 90 oC for CuO/Co3O4. The catalysts possess high catalytic activity and favorable thermal stability for NO reduction with CO in a wide temperature range and long time range. A systematic study of the molar ratios of the reactants, the volume of NaOH, aging time, and calcination temperature/time was carried out to investigate the influence preparation conditions on the catalytic activity of the catalysts.     

Advanced Non-metallic Catalysts for Electrochemical Nitrogen Reduction under Ambient Conditions

The electrochemical reduction of nitrogen into ammonia under ambient conditions is a potential strategy for sustainable ammonia production. At present, one of the main research directions in the field of electrochemical nitrogen fixation is to improve the current efficiency and ammonia yield by developing efficient nitrogen reduction catalysts. To optimise the selectivity and catalytic activity of nitrogen reduction catalysts more efficiently, herein, we systematically summarise the progress of research on nitrogen reduction catalysts in recent years and present some general catalyst design strategies. Considering that it is difficult for metal-based catalysts to balance the competitive reactions of nitrogen activation and hydrogen evolution, we discuss in detail the advantages and application prospects of non-metallic catalysts in electrochemical nitrogen fixation. Moreover, both the design strategy of surface or interface defects, and how this atomic-level control of functionalisation helps to promote selectivity and catalytic activity are also discussed by theoretical and experimental electrochemistry. On this basis, we also discussed the future development direction, opportunities and challenges of nitrogen reduction electrocatalysts.     

苯甲酸在疏水性复合电极上的电化学还原行为

以铜片和锌片为基材,复合电镀制得Cu-PTFE(聚四氟乙烯)和Zn-PTFE疏水性复合电极,并将复合电极应用于苯甲酸的电化学还原行为研究。测定了复合电极在电解液中的Tafel极化曲线、循环伏安、电极稳定性和交流阻抗等电化学参数。结果表明,在苯甲酸电还原制备苯甲醛中,Cu-PTFE复合电极相对于Zn-PTFE复合电极具有较高的催化活性,其电还原产率分别为88.4%和79.2%,因此,Cu-PTFE复合电极有望成为苯甲酸电化学还原制备苯甲醛的电极材料。电化学行为的研究结果显示,苯甲酸在疏水性复合电极上的电还原过程可能只受电子迁移过程控制。     

原位还原法制备Ag/SBA-15及其对CO的催化氧化

以原位还原的方法一步合成了Ag/SBA-15复合催化剂,通过粉末XRD、TEM、ICP-AES和低温氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征.考察了不同催化剂对CO催化活性的影响,结果表明当金属纳米的尺寸大小为6~8nm左右,银的含量为6.86%时(Ag/SBA-15-3)的催化活性最高,在120℃时就可使CO完全氧化,可以重复使用,在100%的转化温度时保持200min转化率仍不降低.     

Metallocorroles as Nonprecious‐Metal Catalysts for Oxygen Reduction

The future of affordable fuel cells strongly relies on the design of earth‐abundant (non‐platinum) catalysts for the electrochemical oxygen reduction reaction (ORR). However, the bottleneck in the overall process occurs therein. We have examined herein trivalent Mn, Fe, Co, Ni, and Cu complexes of β‐pyrrole‐brominated corrole as ORR catalysts. The adsorption of these complexes on a high‐surface‐area carbon powder (BP2000) created a unique composite material, used for electrochemical measurements in acidic aqueous solutions. These experiments disclosed a clear dependence of the catalytic activity on the metal center of the complexes, in the order of Co>Fe>Ni>Mn>Cu. The best catalytic performance was obtained for the Co^III corrole, whose onset potential was as positive as 0.81 V versus the reversible hydrogen electrode (RHE). Insight into the properties of these systems was gained by spectroscopic and computational characterization of the reduced and oxidized forms of the metallocorroles.     

Design of catalysts based on electrochemical microcell models

The concept and the strategy for designing catalytic systems on the basis of electrochemical microcell models have been proposed and demonstrated for Wacker-type oxidation of ethylene, selective hydrogenation of nitric oxide into hydroxylamine and partial oxidation of alkenes and alkanes. For designing active and selective catalysts, at least four fundamental catalytic elements are required. These are (1) the oxidation sites (anode), (2) the reduction sites (cathode), (3) proton conducting medium, and (4) electron conducting medium. The catalytic elements (3) and (4) would electrochemically connect the oxidation (anode reaction) on site (1) and the reduction (cathode reaction) on site (2). A mixture of these four catalytic elements generates an unlimited number of microcells which work as catalysts for desired synthetic reactions.