Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性

将CeO2溶胶与Pt/C催化剂机械混合制备了Pt-CeO2/C催化剂,研究了酸性条件下Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明,与Pt/C催化剂相比,Pt-CeO2/C催化剂对甲醇展现出更好的催化活性。XRD和TEM测试结果表明,Pt-CeO2/C催化剂中Pt与CeO2的平均粒径均为3~4 nm。对CeO2含量不同的Pt-CeO2/C催化剂在CH3OH-H2SO4中进行循环伏安测试发现,Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性较高,其中Pt与CeO2质量比为1∶1时,催化剂的催化活性最高,对甲醇氧化的峰电流密度达到0.112 A/cm2。     

NaA分子筛膜催化剂上CO和C2H4混合气的选择性氧化反应

采用二次水热法,在Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上合成了致密的NaA分子筛膜.分别以X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的分子筛膜催化剂结构及形貌进行表征,结果显示经二次合成的Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上均匀地覆盖一层致密、均一的NaA分子筛膜,膜的厚度约为20 μm.将合成的NaA分子筛膜催化剂用于CO和C2H4混合气氧化反应,考察了催化剂表面分子筛膜对反应物分子的选择性,在最优条件下,CO对C2H4的氧化反应选择性始终维持在96%.这种复合膜催化剂可用于选择性除去C2H4,原料气中的CO.     

Pt/CeO2/SBA-15催化剂上Pt-CeO2接触界面的相互作用

通过沉积沉淀法(Deposition precipitation, DP)将CeO2纳米粒子高度分散在SBA-15分子筛上, 进一步采用浸渍法负载Pt后制备了 Pt/CeO2/SBA-DP催化剂. 紫外-可见漫反射光谱分析表明, 在Pt/CeO2/SBA-DP催化剂上可以形成更多的Pt-CeO2接触界面, 有利于从CeO2到Pt的电子转移过程. CO程序升温还原(CO-TPR)测试证实, Pt/CeO2/SBA-DP催化剂上CeO2表面氧物种具有较高的还原能力.     

甲醇在Pt/C和Pt/WO_3/C电极上的电氧化

用液相还原法制备碳载Pt(Pt/C)和碳载Pt/WO3(Pt/WO3/C)催化剂.实验表明该催化剂中加入一定量的WO3后,其对甲醇的催化氧化活性和稳定性都有一定提高,并以Pt、W原子比为1∶1的催化剂性能最好.这是由于Pt催化剂中加入了WO3后,其电化学活性比表面积增大,并且降低了对CO吸附强度.     

直接甲醇燃料电池高稳定性Pt/RuO_2/C阴极催化剂研究

应用湿化学法制备RuO2/C纳米复合物,并以其为载体借助微波法制备成Pt/RuO2/C催化剂.使用透射电镜和X射线衍射分析RuO2/C载体、Pt/RuO2/C催化剂的形貌及晶体结构;循环伏安、稳态阳极腐蚀和旋转圆盘电极等测试电化学性能.结果表明,Pt/RuO2/C催化剂具有良好的耐甲醇渗透性和稳定性,可有效延长催化剂的使用寿命.本文为探索新型高性能DMFC阴极催化剂之制备提供了一条较好的途径.     

质子交换膜燃料电池Pd修饰Pt/C催化剂的电催化性能

通过对Pt催化剂表面进行Pd修饰提高质子交换膜燃料电池阴极催化剂的氧还原反应(ORR)活性. 采用乙二醇还原法制备了不同比例的Pd修饰Pt/C催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 制备的催化剂贵金属颗粒粒径主要分布在1.75～2.50 nm之间, 并均匀地分散在碳载体表面. 循环伏安方法(CV)研究表明Pd修饰Pt/C催化剂的电化学活性面积低于传统的Pt/C催化剂. 但通过旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现, 制备的催化剂具有比传统Pt/C催化剂高的ORR活性.     

微波功率和微波作用时间对脉冲微波辅助化学还原合成的Pt/C催化剂性能的影响

采用脉冲微波辅助化学还原法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂.通过X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.利用循环伏安(CV)法计算了催化剂的电化学比表面积.在此基础上制备了膜电极(MEA)并组装成单电池,考察了制备的Pt/C催化剂作为单电池阴...     

氢水液相交换反应用高分散度Pt/C/FN疏水催化剂制备及Pt粒径效应研究

以乙二醇代替常规的异丙醇为分散溶剂, H₂PtCl₆为前驱体溶剂, 甲醛为还原剂, 采用改进浸渍还原法制备Pt/C催化剂, 用XRD, TEM和XPS对其进行表征. 改进浸渍还原法容易制备高分散度Pt/C催化剂, 催化剂Pt粒径大小可通过改变溶液pH值控制, pH值从1.6增加至11.3, 铂纳米粒子的平均粒径由3.3 nm减小到1.8 nm. pH值11.3时催化剂中Pt(0), Pt(II)和Pt(IV)的含量分别为43.3%, 30.8%和25.9%. 选择不同Pt粒径大小的Pt/C催化剂与聚四氟乙烯(PTFE)一起负载于泡沫镍(FN), 得到Pt/C/FN疏水催化剂, 考查其对氢水液相交换反应的催化活性, Pt粒径越小, 催化剂活性越高.     

层级多孔碳载铂催化剂的制备及可达性

层级多孔碳作为氧还原铂基催化剂载体的选择之一, 简单的旋转圆盘电极(RDE)验证此类催化剂具有较高的氧还原活性, 但几乎都缺少膜电极(MEA)性能验证, 实用性无法保证. 本文设计制备了基于聚苯胺的层级多孔碳（NHPC）载铂催化剂（Pt/NHPC850）, 研究了其氧还原活性、 MEA质子传输和氧传输特性. RDE测试研究表明, Pt/NHPC850催化剂在低I/C（离聚物与碳载体质量比）时的面积活性低于实心碳载铂催化剂（Pt/XC-72）, 但当I/C增大到与膜电极中一致时, 由于Nafion树脂对Pt催化剂的毒化作用增强, 其面积活性反而优于 Pt/XC-72. Pt/NHPC850催化剂的高Pt分散性及其优异的抗Nafion毒化性能, 使其在I/C为0.8时的质量活性为Pt/XC-72催化剂的1.34倍. MEA质子传输研究表明, 即使在高加湿条件下, Pt/NHPC850质子电阻率仍高达72.6 mΩ·cm², 为Pt/XC-72的3倍. Pt/NHPC850制备的膜电极极化曲线在500 mA/cm²电流密度下性能迅速下降, Pt/NHPC850的氧增益电压达到144.4 mV, 比Pt/XC-72高56.7 mV. 表明Pt/NHPC850膜电极的质子传输和氧传输性能较差. 对比Pt/NHPC850催化剂的RDE和MEA的测试结果, 说明以层级多孔碳为载体的铂碳催化剂虽然耐Nafion毒化能力提高, 但是质子和氧气的氧传输性较差, 此类层级多孔碳还需进一步优化其结构, 才有可能满足低铂质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用需求.     

Ru, Sn和Co促进的Pt/C催化剂电催化氧化甲醇的性能

 采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-M/C(M=Ru, Sn和Co)阳极电催化剂,并用X射线衍射和X射线能谱技术对催化剂进行了表征. 结果表明,制备的Pt-M合金颗粒分布均匀,粒径为2～6 nm, 其组成与前驱体中相应金属的原子比基本吻合. 用循环伏安法测定了催化剂在不同碱性条件下的活性. 结果显示,随着碱性的增加,甲醇的起始氧化电位降低,峰电流和催化剂的活性增大; 相同碱强度下催化剂活性顺序为Pt50Ru50/C>Pt50Sn50/C>Pt75Co25/C, 添加Ru可明显提高Pt/C催化剂的活性. Pt50Ru50/C在1.0 mol/L NaOH+1.0 mol/L CH3OH溶液中的峰电流密度可达634.7 mA/mg.     

Adsorption isotherm of CO on Pt(111) electrodes.

We have determined, for the first time, the equilibrium CO coverage of Pt(111) electrodes at room temperature in 0.1 M H(2)SO(4) as a function of the CO partial pressure using CO-stripping cyclic voltammetry. Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy was used to confirm qualitatively the coverage values obtained.     

PEMFC催化剂的研究：自制抗CO中毒Pt-Ru/C电催化剂的性质

用胶体法制备了抗CO中毒PEMFC阳极Pt-Ru/C电催化剂（标记为THYT－2）,对 比研究了THYT－2与Johnson Matthey (JM)公司同类品牌Pt-Ru/C催化剂的电化学及 其它物理化学性能。结果表明,THYT－2电催化剂在甲醇燃料电池和CO／H_2（Φ_ (CO) = 1 * 10~(-4)）的氢氧燃料电池中的电催化行为与JM催化剂相当,但THYT－ 2在低浓度CO氢气燃料中的电池性能更好。两种催化剂的其它物理化学性质具有类 似性：XPS分析结果表明THYT－2和JM催化剂 中都有三种不同价态的Pt存在：即金 属态Pt(0)、氧化态Pt(II)和Pt(IV)。HRTEM测试结果表明两种催化剂的粒径处在2 ～3 mn左右,这可能是它们拥有良好电化学性能的主要原因之一。本文还对催化剂 中Pt与Ru组分的分布和相互作用进行了讨论,提出了改进Pt-Ru/C电催化剂的思路 。     

Pt-CeO2/SiO2催化剂用于室温湿空气中CO氧化反应

开发室温CO氧化催化剂的主要挑战是CO自中毒和慢的表面动力学,同时湿气的存在也可导致催化剂失活.本文开发了高活性CeO2促进的Pt基催化剂4%Pt-12%CeO2/SiO2,用于室温湿气(湿度10%?90%,25°C)中CO氧化反应,在低CO浓度(<500 ppm)和高CO浓度(>2500 ppm)时,CO转化率高于99%.优化了催化剂制备变量,如Pt和CeO2负载量、CeO2沉积方法、CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件.采用CO/H2化学吸附、O2-H2滴定、X射线衍射和BET比表面积测定表征了催化剂的表面特性,并将其与催化剂活性相关联.结果表明,CeO2沉积方法对催化剂活性影响显著,当用浸渍法沉积CeO2时,所得催化剂的反应速率(5.77μmol/g/s)比用沉积沉淀法(1.96μmol g?1 s?1)或CeO2嫁接法(1.31μmol g?1 s?1)制得催化剂的高3倍.O2-H2滴定结果表明,当用浸渍法沉积CeO2时,CeO2和Pt的紧密结合导致了催化剂的高活性.催化剂载体的选择也非常重要,硅胶负载的催化剂活性(5.77μmol g?1 s?1)是氧化铝负载的(1.05μmol g?1 s?1)5倍.当反应受内扩散控制时,催化剂载体的粒径和孔结构影响非常大.另外,CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件对催化剂活性的影响至关重要.当Pt和CeO2含量分别大于2.5和15 wt%时,所得催化剂在室温条件下活性高(TOF>0.02 s?1),稳定性好(反应15 h,CO转化率≥99%).     

酸处理石墨化碳载体对燃料电池催化剂性能的影响

通过1700 ℃高温处理XC-72CB得到石墨化碳黑(GCB), 并采用酸处理对GCB碳载体进行官能团修饰. 透射电子显微镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱的结果显示, 酸处理后GCB的石墨化程度增加; N₂吸附-脱附结果证明GCB比表面积减小, 微孔数量减少; 热重分析结果表明, GCB热稳定性增强; 红外光谱和拉曼光谱结果显示, GCB表面引入了含氧官能团, 并同时保持了GCB的有序化结构. 采用循环伏安(CV)法和线性扫描伏安(LSV)法测试了不同预处理后催化剂的电化学性能, 表明其电化学活性表面积(ECSA, 75.25 m²/g)和质量比活性(MA, 0.093 A/mg)均高于商业Pt/C(JM)催化剂. TEM结果表明, 使用经过浓硫酸和浓硝酸混合酸处理的GCB(简称OGCB)作为载体得到的Pt/OGCB平均粒径为2.28 nm, 略小于商业Pt/C(JM)催化剂(约2.5 nm); 经5000周电化学循环伏安测试后, Pt/OGCB的电化学活性表面积衰减17.3%, 质量比活性衰减29.5%, 而Pt/C(JM)的ECSA衰减达到25.1%, MA衰减达到42.5%.     

Pt/C-RuO2催化剂对提高质子交换膜燃料电池动态响应性能的作用

通过溶胶混合法将超级电容器材料RuO2负载到Pt/C上,制成了Pt/C-RuO2催化剂,并用这种催化剂组装成质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池,测试了其循环伏安曲线和多电位阶跃计时电流.结果表明,加入RuO2之后,催化剂的双电层电容明显增大.单电池的放电曲线测试结果表明,在加入少量RuO2(w≤8%)的情况下,单电池的性能略有降低.通过单电池在不同电流下电压动态响应和对脉冲电流的动态响应测试,表明在加入RuO2之后,单电池电压的瞬间衰减明显减缓.这说明RuO2具有在瞬间加大电流负载时缓冲电池电压的作用,即以Pt/C-RuO2为催化剂的PEMFC单电池的动态响应性能大幅度提高.     

Preparation of carbon-supported core-shell Au-Pt nanoparticles for methanol oxidation reaction: The promotional effect of the Au core

Core-shell Au-Pt nanoparticles with intimate contact of Pt and Au were prepared by a displacement reaction without formation of monometallic Au nanoparticles. The Au-Pt nanoparticles were dispersed on carbon (Au@Pt/C) and were used to catalyze methanol electrooxidation in acidic solutions at room temperature. The core-shell nanostructure was confirmed by transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, and specific catalytic activities were evaluated by CO anodic stripping voltammetry in 0.5 M H(2)SO(4) and by cyclic voltammetry in 1 M CH(3)OH + 0.5 M H(2)SO(4). The Au@Pt/C catalyst demonstrated enhanced specific activity in methanol electrooxidation and showed multiple CO stripping peaks which were all negatively shifted with respect to a similarly prepared Ag@Pt/C catalyst. The activity enhancement is attributed to the presence of Au underneath a very thin Pt shell where electron exchange between Au and Pt had promoted the formation of active oxygen species on Pt, which facilitated the removal of inhibiting CO-like reaction intermediates.     

Facile preparation Pt on Au dendrites supported on Si (100) and their electrochemical properties for methanol and CO electrooxidation

A new simple, time-saving method of preparing highly dispersed Pt nanoparticles with large electrochemically active area (ECA) on three-dimensional dendrite-like Au supported on Si (100) was successfully developed by electroless displacement deposition (EDD). The as-prepared catalysts were characterized by field-emission scanning electron microscope and high-resolution transmission electron microscopy. The electro-catalytic properties of Pt/Au/Si for methanol and CO electrooxidation were investigated by cyclic voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedances spectra. The results show that Pt/Au/Si catalyst prepared by EDD method presents the higher electro-catalytic activity and higher stability than that of Pt/Si composite. The electro-catalytic activity of Pt supported on Au could be enhanced with the growth of Au, leading to the higher electro-catalytic properties toward methanol and CO oxidation. The anodic peak of CO of Pt/Au/Si catalyst showed negatively shifted with respect to similarly prepared Pt/Si electrode. The supposed schematic of the reaction was also introduced. Overall, the approach provides a convenient method to prepare the Pt catalyst on Au dendrites with high ECA properties for DMFC and PEMFC through bottom-up assembly.     

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.     

Platinum nanoparticles supported on zirconia–carbon black nanocomposites for methanol oxidation reaction

Platinum (Pt) nanoparticles supported on zirconia–carbon black nanocomposites (Zr–C), which annealed at different temperatures, used as Pt/Zr–C electrocatalysts for methanol oxidation reaction (MOR) are prepared and characterized in this study. Transmission electron microscope images and X-ray diffraction analysis showed that the diameters of Pt nanoparticles are around 3–4 nm. Electrocatalytic MOR performances of these Pt/Zr–C electrocatalysts are investigated by cyclic voltammetry, CO-stripping voltammetry, and chronoamperometry. All the Pt/Zr–C electrocatalysts synthesized in this study exhibited higher MOR efficiency than that of the commercial E-TEK Pt/C electrocatalyst, and the electrocatalyst using Zr–C support annealed at 300 °C, achieving the highest MOR efficiency among all the electrocatalysts.     

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.