AuPd和AgPd枝晶纳米催化剂催化甲酸分解制氢（英文）

由枝晶构成的AuPd和AgPd三维多孔泡沫薄膜在室温下分解甲酸制氢具有高催化活性。该高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、角、扭结、边缘以及合金间的电子效应。多孔泡沫膜除了具有较高的活性外,还具有其他优良的性能:在不需要有机添加剂的情况下,利用氢气泡模板法在Ti基板上可在5 min内快速沉积多孔泡沫催化剂,无需后处理便可用于催化甲酸分解制氢;通过将电沉积泡沫膜浸入或者拉出HCOOH+HCOONa溶液,可控制氢气的产生或停止;该泡沫催化剂通过去离子水清洗或者在H_2SO_4溶液中进行循环伏安扫描、干燥后就可活化重新使用。     

AuPd和AgPd枝晶纳米催化剂催化甲酸分解制氢

由枝晶构成的AuPd和AgPd三维多孔泡沫薄膜在室温下分解甲酸制氢具有高催化活性。该高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、角、扭结、边缘以及合金间的电子效应。多孔泡沫膜除了具有较高的活性外,还具有其他优良的性能：在不需要有机添加剂的情况下,利用氢气泡模板法在Ti基板上可在5 min内快速沉积多孔泡沫催化剂,无需后处理便可用于催化甲酸分解制氢;通过将电沉积泡沫膜浸入或者拉出HCOOH+HCOONa溶液,可控制氢气的产生或停止;该泡沫催化剂通过去离子水清洗或者在H₂SO₄溶液中进行循环伏安扫描、干燥后就可活化重新使用。     

AuPd合金泡沫的制备及其电催化活性研究

采用氢气泡动态模板法成功地制备了多孔AuPd泡沫膜,这种三维分级多孔结构是由连通的枝晶壁构成。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学技术对泡沫膜进行了表征。循环伏安曲线结果表明AuPd催化剂对甲醇的电催化氧化具有高催化活性,催化活性的强弱主要是由Au:Pd之间的比率决定的。在这些AuPd催化剂里,Au_1Pd_1催化剂对甲醇的催化活性最强。     

AgPd泡沫催化剂的制备及分解甲酸析氢性能研究

在室温条件下采用异相催化剂催化甲酸分解制备氢气受到研究者们的极大兴趣。本研究中,由枝晶构成的三维(3D)多孔AgPd泡沫对甲酸分解析氢具有高催化活性。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对三维多孔AgPd合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。这种高活性是由于该泡沫具有大量的活性位点,如台阶、拐角、扭结和边缘等特殊结构。除了高催化活性以外,这种合金泡沫可采用氢气泡模板法在5分钟之内快速沉积在Ti基底上,无需其他有机物的加入,制得的AgPd合金泡沫无需后处理,可以直接用来分解甲酸制氢。这种催化剂可随时控制氢气的产生,只需将合金泡沫从HCOOH+NaCOOH的混合溶液中拉出或者浸入即可。这种泡沫催化剂在水中清洗、晾干或者在H_2SO_4中扫CV就可以活化。     

氢气泡动态模板法制备三维多孔金膜

采用氢气泡阴极沉积法成功制备了具有枝晶结构的三维分级多孔Au膜。本文详细研究了沉积电位、沉积时间、H2SO4浓度、前驱体浓度等沉积条件对形貌的影响。由枝晶构成的三维多孔金膜(3D PGFs)也可以通过方波电位法(SWP)制备。采用扫描电子显微镜(SEM)对泡沫膜的形貌进行了表征。研究表明,由纳米簇组成的3D PGFS对葡萄糖无酶传感具有良好的催化活性。     

AuPt合金泡沫膜的制备及其电催化性能研究

采用阴极共沉积氢气泡动态模板法成功地制备了AuPt合金薄膜,这种三维分级多孔结构是由连通的枝晶壁构成。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分别对泡沫膜的形貌、物相、表面组成进行了表征。结果表明:由于多孔结构、电子效应和集合效应的影响,AuPt合金对甲酸的电催化氧化表现出高催化活性。     

PdAu合金泡沫膜的制备及其对乙醇的电催化活性（英文）

采用氢气泡动态模板电沉积法制备了三维多孔Au掺杂的Pd合金泡沫膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对三维多孔PdAu合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。由于特殊的多孔结构和电子效应,Au掺杂的PdAu合金泡沫膜与单种多孔Pd膜相比,在碱性介质中对乙醇的电氧化具有高电催化活性。     

纳米晶枝CuAu合金催化剂对二氧化碳电催化还原性能的研究（英文）

利用可再生清洁能源将CO_2转化为CO和其他小分子是合成含碳燃料的可观方法之一。间歇性可再生能源存储的重要策略之一是将二氧化碳进行电化学还原。选择具有高活性和稳定性的电催化剂对于电化学还原CO_2至关重要。在这项研究中,我们使用简单的电沉积方法合成了具有纳米晶枝状结构的CuAu合金电极。各项表征显示原子比约为1:1的CuAu纳米枝晶对CO_2的电化学还原具有出色的催化活性。合成的主要产物是H2和CO,这是合成气体是合成天然气,氨和甲醇合成的中间体。电化学阻抗谱(EIS)测量表明,相对于Cu和Au电沉积催化剂,CuAu纳米晶枝状催化剂具有相对低的电荷转移阻力。CuAu纳米枝晶催化剂是一种具有潜在的转化CO_2为合成气体的高活性电催化剂。     

PdAu合金泡沫膜的制备及其对乙醇的电催化活性（英文）

采用氢气泡动态模板电沉积法制备了三维多孔Au掺杂的Pd合金泡沫膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对三维多孔PdAu合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。由于特殊的多孔结构和电子效应,Au掺杂的PdAu合金泡沫膜与单种多孔Pd膜相比,在碱性介质中对乙醇的电氧化具有高电催化活性。     

纳米晶枝CuAu 合金催化剂对二氧化碳电催化还原性能的研究

利用可再生清洁能源将CO₂转化为CO和其他小分子是合成含碳燃料的可观方法之一。间歇性可再生能源存储的重要策略之一是将二氧化碳进行电化学还原。选择具有高活性和稳定性的电催化剂对于电化学还原CO₂至关重要。在这项研究中,我们使用简单的电沉积方法合成了具有纳米晶枝状结构的CuAu合金电极。各项表征显示原子比约为1:1的CuAu纳米枝晶对CO₂的电化学还原具有出色的催化活性。合成的主要产物是H₂和CO,这是合成气体是合成天然气,氨和甲醇合成的中间体。电化学阻抗谱（EIS）测量表明,相对于Cu和Au电沉积催化剂,CuAu纳米晶枝状催化剂具有相对低的电荷转移阻力。CuAu纳米枝晶催化剂是一种具有潜在的转化CO₂为合成气体的高活性电催化剂。     

直接电沉积具有枝晶壁的三维多孔Pt（英文）

在室温下用氢气泡动态模板阴极沉积法直接快速制备了由枝晶构成的三维多孔铂膜(3D PDPFs)。研究了沉积时间、电解质和基底等实验参数的影响。采用扫描电镜和X射线衍射对沉积的3D PDPFs进行了表征。3D PDPFs对甲醇电催化氧化具有高催化活性,并且该材料在吸附吡啶后具有表面增强拉曼散射(SERS)效应,其在修饰单层n-十二烷硫醇后表现出超疏水性能。该研究为3D PDPFs的制作提供了一种简单的新方法。     

电沉积三维多孔Pt/SnO2薄膜及其对甲醇的电催化氧化

在高电流密度下以阴极析出的氢气泡为“模板”电沉积三维多孔Sn薄膜, 经在200 ℃ 2 h和400 ℃ 2 h热处理氧化后电沉积金属Pt, 制得三维多孔的Pt/SnO₂ (3D-Pt/SnO₂)薄膜. 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的形貌和结构. 结果显示Pt主要沉积在SnO₂枝晶上, 形成Pt_shell/SnO_2core结构的枝晶. 在0.5 mol•dm^－3 H₂SO₄＋1.0 mol•dm^－3 CH₃OH溶液中的循环伏安结果表明, 3D-Pt/SnO₂薄膜电极在酸性溶液中电催化氧化甲醇的性能优于电沉积的纯铂电极, 而且具有较高的稳定性.     

苯甲醇氧化制苯甲酸钠反应中金钯双金属催化剂的协同效应

研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD,UV-Vis DRS,TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察.结果表明,Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成.Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性.当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%.此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应.AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性,Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性.     

苯甲醇氧化制苯甲酸钠反应中金钯双金属催化剂的协同效应

研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD,UV-Vis DRS,TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察.结果表明,Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成.Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性.当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%.此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应.AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性,Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性.     

多孔枝晶镍铜合金的制备及其电催化析氢、肼氧化性能

以镍网(NM)为基体,采用氢气泡模板法合成了独立分相金属Ni、Cu为主晶相、具有四级复合微纳结构的镍铜合金电催化剂(NiCu/NM)。在电催化析氢(HER)及肼氧化(HzOR)反应中,NiCu/NM表现出优良的催化活性,在1.0 mol·L^-1KOH(含0.5 mol·L^-1N2H4·H2O)溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时,其需要的HER及HzOR过电势分别为104和41 mV;在双电极体系中,电流密度为100 mA·cm^-2时,NiCu/NM的分解槽压仅为0.536 V,远低于全水分解过程所需的1.921 V,大大提高了电池的产氢效率。无论三电极体系还是双电极体系,NiCu/NM均表现出优异的催化活性及稳定性。分析认为,镍铜合金薄膜的多级复合结构使其展现出增大了近14倍的电化学活性面积(ECSA),为电催化反应提供了大量催化活性位点,也为电极表面的电荷传输、物质传递提供了充足的通道;Cu的掺入提高了材料的本征HER活性,两者协同促进了电催化活性的提升,其中NiCu/NM的结构优势对其优良的催化性能起主导作用。     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7–3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187 oC.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

ITO上AuPd合金和Au阵列图案的制备及电催化活性的SECM表征

利用电化学湿法印章技术在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备AuPd合金和Au的双组分阵列图案.采用具有微浮雕图案的琼脂糖印章存储足够多的溶液,并通过控制电沉积的时间来控制图案厚度.应用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线能谱分析(EDX)和原子力显微镜(AFM)分别对ITO表面上的AuPd合金和Au的形貌和组分进行表征,并通过循环伏安(CV)技术和扫描电化学显微镜(SECM)研究比较了Au和AuPd合金的催化活性.利用扫描电化学显微镜(SECM)的针尖产生-基底收集(TG-SC)模式和氧化还原竞争(RC)模式,发现Au电极对二茂铁甲醇氧化物(FcMeOH+)电催化还原能力高于AuPd合金电极,而在AuPd合金上催化还原H2O2的能力显著高于Au.     

双金属Ag-Cu枝晶的制备及应用

通过铜箔基体上电沉积泡沫铜结合伽尔瓦尼置换反应制备出了银-铜(Ag-Cu)纳米枝晶, 利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对枝晶的成分及形貌进行研究发现, 随着沉积过电位的增加, 铜的前驱体形貌由棒状到枝晶状, 最后发展为泡沫状, 但泡沫状的前驱体制备的Ag-Cu 枝晶却是最规整和致密的. 另外, 银离子的浓度也会影响枝晶的形貌, 一定范围内浓度的增加有利于枝晶的形成. 通过线性扫描伏安和电流-时间曲线对制备的Ag-Cu 枝晶催化性能进行表征, 在电解质溶液中, -0.25 V(相对于饱和甘汞电极(SCE))时有一个明显的双氧水(H₂O₂)还原峰, 这意味着Ag-Cu枝晶对H₂O₂的电还原具有较好的催化活性, 当该电极被用于双氧水传感器时, 电流响应快, 能在3 s 内达到稳态电流, 线性测量范围为0.1-12 mmol·L^-1, 灵敏度可以达到330.36 μA·(mmol·L^-1)^-1·cm^-2, 这点对于提高传感器的准确性非常重要.     

纳米氧化锡修饰的微催化燃烧式氢气传感器的研制

研制了一种基于多孔纳米氧化锡(SnO₂)催化剂的微催化燃烧式气体传感芯片(Pellistor). 基于微机电系统(Micro- Electro-Mechanical Systems, MEMS)工艺制备硅基封闭膜式微催化燃烧式传感器, 通过气相沉积技术在Pt微加热电极和高温绝缘层表面制备三维纳米氧化锡催化膜, 利用催化膜对氢气良好的催化特性, 采用惠斯通电桥电路进行测量, 实现对空气环境中氢气在0～4%浓度范围内的快速检测, 响应时间和恢复时间分别达到0.65 s和2.32 s, 灵敏度达75.4 mV/1% H₂, 线性度为99.4%. 考察200 天内该传感芯片对氢气的检测能力, 传感芯片表现出良好的稳定性, 精确度保持在95%以上. 在绝缘层高温性能稳定的条件下, 将三维纳米氧化锡应用于微催化燃烧式传感器的氢气检测, 对催化燃烧式传感器性能的改进具有重要的意义.     

电沉积三维多孔Pt/SnO2薄膜及其对甲醇的电催化氧化

在高电流密度下以阴极析出的氢气泡为“模板”电沉积三维多孔Sn薄膜, 经在200 ℃ 2 h和400 ℃ 2 h热处理氧化后电沉积金属Pt, 制得三维多孔的Pt/SnO₂ (3D-Pt/SnO₂)薄膜. 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的形貌和结构. 结果显示Pt主要沉积在SnO₂枝晶上, 形成Pt_shell/SnO_2core结构的枝晶. 在0.5 mol•dm^－3 H₂SO₄＋1.0 mol•dm^－3 CH₃OH溶液中的循环伏安结果表明, 3D-Pt/SnO₂薄膜电极在酸性溶液中电催化氧化甲醇的性能优于电沉积的纯铂电极, 而且具有较高的稳定性.