CeO_2修饰的Pt/Ni催化剂在碱性溶液中对乙醇电催化氧化性能的增强（英文）

有机小分子直接燃料电池具有高能量密度和转换效率、易贮存及运输方便等优点.在过去几十年,有机小分子化合物尤其是乙醇的电催化氧化引起了研究者的关注,高活性和稳定性及低价格的电催化剂的设计和制备一直是乙醇燃料电池的研究热点.本文采用复合电沉积方法制备了Ni和CeO_2复合镀层,然后利用Ni置换铂前驱体中Pt的方法制备了纳米CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂(Pt/Ni-CeO_2).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等手段表征了所制样品的组成和相结构、表面形貌及组成成份.XRD结果表明,所制Pt/Ni催化剂主要是PtNi合金相结构.与Pt/Ni相比,Pt/Ni-CeO_2催化剂的XRD峰强明显变弱,表明纳米CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂的结晶性较差或者其晶体颗粒较小.这可能是由于CeO_2的共沉积阻止了Ni纳米颗粒的进一步生长或团聚.当电镀液中CeO_2含量为50和100 mg/L时,所制Pt/Ni-CeO_2催化剂样品Pt/NiCel和Pt/NiCe2的XRD谱上未观察到CeO_2相关的衍射峰,这主要可归因于催化剂中沉积的CeO_2量少或其高度分散.随着电镀液中CeO_2浓度进一步增大到200mg/L时,在Pt/Ni-CeO_2催化剂(Pt/NiCe4)的XRD谱上出现了CeO_2相关的衍射峰.这表明采用复合电沉积-化学还原法可以成功制备CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂.SEM结果显示,所制催化剂都是由团聚状态的纳米颗粒组成,并且Pt/NiCe_2表现出比Pt/Ni更开放的微结构,从而有利于反应物扩散至催化剂内部.该结果进一步表明共沉积的CeO_2对所制Pt/Ni催化剂微结构的影响.此外,EDS结果也证实成功制备了CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂.采用多次循环伏安、电流时间曲线和电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了所制电催化剂的电化学性能.与Pt/Ni相比,Pt/Ni-CeO_2催化剂表现出更好的电催化氧化乙醇活性和稳定性,这可能与CeO_2的贮氧特性及其共沉积增大了电极的粗糙度有关.红外光谱测试结果表明,在CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂催化氧化乙醇过程中,CH_3COO~-可能是乙醇氧化的主要产物.在所制催化剂中,CeO_2含量影响其电催化氧化乙醇性能.循环伏安和电流时间曲线测试结果表明,随着催化剂中CeO_2含量增大,催化剂活性先增加后减弱.电化学阻抗谱结果表明,随着CeO_2含量增大,CeO_2修饰的Pt/Ni电催化剂的接触电阻先增大后变小再变大;而电荷转移电阻不断变小.在电解液中含有100 mg/L CeO_2时所制电催化剂(Pt/NiCe2)具有最佳的电催化氧化乙醇活性和稳定性.这主要与CeO_2的贮氧功能、Pt与CeO_2/Ni间的相互作用和其较小的接触电阻和电荷转移电阻有关.该结果可为设计和制备低价格、高活性乙醇燃料电池中的催化剂提供思路.     

Pt/MO2/CNTs（M=Sn,Ti,Ce）催化剂上乙醇电氧化研究

应用循环伏安法研究了几种催化剂Pt/MO2/CNTs(M=Sn,Ti,Ce)和Pt/CNTs对乙醇在H2SO4溶液中的电催化氧化过程.结果表明,金属氧化物的加入有利于乙醇的电氧化.其中,Pt/CeO2/CNTs对乙醇电氧化中间态产物具有显著的氧化性能.综合初始氧化电位、峰电流和总氧化峰面积等参数,可以得出Pt/SnO2/CNTs催化剂性能最佳.     

Pt/MO2/CNTs催化剂上乙醇电氧化研究

应用循环伏安法研究了几种催化剂Pt/MO2/CNTs（M = Sn, Ti, Ce）和Pt/CNTs对乙醇在H2SO4溶液中的电催化氧化过程。结果表明,金属氧化物的加入有利于乙醇的电氧化,其中,Pt/CeO2/CNTs对乙醇电氧化中间态产物具有显著的氧化性能。综合初始氧化电位、峰电流、总氧化峰面积等参数可以得出Pt/SnO2/CNTs催化剂性能最佳。     

CeO_2/Pt复合电极及其电催化特性

应用恒电位沉积(psd)和电位脉冲沉积(ppd)法在Pt基底制备CeO2/Pt复合电极,用能量色散X射线光谱(EDX)和X射线衍射(XRD)检测CeO2纳米粒子的成分和结构,场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察样品形貌.结果表明:CeO2颗粒细小、致密.在KOH溶液中,CeO2/Pt对甲醇氧化和氧还原有电催化作用;若在稀硫酸中溶除CeO2/Pt电极(ppd)的部分CeO2,则电极的电催化作用进一步增强.     

“卡房”结构LDHs负载Pt纳米催化剂用于乙醇电催化氧化

乙醇电催化氧化是直接乙醇燃料电池(DEFCs)的核心反应,而DEFCs的阳极电催化剂是提升乙醇转化效率的关键。Pt作为最稳定、最有效的催化剂之一,仍面临着成本高、容易被乙醇氧化产生的中间产物毒化等问题。选择合适的载体实现Pt的高度、均匀、稳定分散,不仅可以提高其抗中毒能力和催化活性,而且还可以减少Pt用量降低成本。本文采用两步电化学沉积法合成了层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米阵列负载Pt纳米催化剂(Pt/LDHs/NF),具有“卡房”结构的LDHs增强了Pt纳米粒子的分散,有助于实现高效的乙醇电催化氧化性能。制备的Pt/NiFe-LDH/NF在碱性环境下对乙醇表现出最优的电催化氧化活性,峰值电流密度达到171.99mA·cm^-2。这可为今后设计和制备均匀、稳定分散的Pt基催化剂用于乙醇电催化氧化提供借鉴。     

碳电极上电沉积的Ni-MgO纳米复合物催化甲醇和乙醇电氧化反应

在细小MgO增强颗粒的存在下,采用电沉积法在碳阳极上经瓦特镍制得Ni–MgO纳米复合物,考察了它在碱性介质中电催化氧化甲醇和乙醇反应性能,并与碳涂覆的纯Ni催化剂(Ni/C)性能进行了比较。运用能量散射谱、X射线衍射和扫描电镜分别表征了沉积的纳米复合物的化学组成、相结构和表面形貌,并采用循环伏安法(CV)、计时电流法和电化学阻抗谱(EIS)等电化学技术考察了所制电催化剂阳极的催化活性。结果表明, Ni/C催化剂在电氧化反应中表现出很低的催化活性和稳定性,而MgO的引入显著增加了Ni催化剂在醇氧化反应中的催化活性和抗中毒性能。 EIS和CV结果证实Ni–MgO/C纳米复合物电极具有比Ni/C更低的电荷转移阻力和更高的抗中毒性能。     

Pt微粒修饰纳米纤维聚苯胺电极对甲醇氧化电催化

以脉冲电流法制备的纳米纤维状聚苯胺(PANI)为Pt催化剂载体，用它制备了甲醇阳极氧化的催化电极Pt/（nano-fibular PANI）.研究结果表明, Pt/（nano-fibular PANI）电极对甲醇氧化具有很好的电催化活性,并有协同催化作用.在相同的Pt载量条件下， Pt/（nano-fibular PANI）电极比Pt微粒修饰的颗粒状聚苯胺电极Pt/(granular PANI)具有更好的电催化活性.此外， Pt的电沉积修饰方法同样影响Pt/（nano-fibular PANI）电极对甲醇氧化的催化活性.脉冲电流法沉积Pt形成的复合电极较循环伏安法电沉积得到的Pt复合电极具有更优异的催化活性.     

微乳液法制备的PtSn/C催化剂对乙醇的电催化氧化性能

以甲酸钠为还原剂,在水/triton X-100/乙二醇/环己烷的W/O型微乳液中制备PtSn/C催化剂.采用X射线衍射（XRD）分析催化剂的结构,循环伏安法和电化学阻抗谱法测试催化剂对乙醇的催化氧化性能.结果表明,微乳法制备的PtSn/C催化剂部分合金化,与Pt/C相比,PtSn/C对乙醇的电催化氧化活性有明显提高,具有更高的抗CO中毒能力.     

活性炭和石墨混合载体的Pt催化剂（Pt/CG）对乙醇氧化电催化活性的影响

用化学沉积法制备炭载Pt(Pt/C)和以活性炭与石墨作混合载体的Pt(Pt/CG)催化剂。实验结果表明，活性炭与石墨质量比影响Pt/CG催化剂对乙醇氧化的电催化活性。当活性炭与石墨的质量比为15∶1时，制得的Pt/CG催化剂对乙醇氧化的电催化活性最高。     

乙醇在Pt/nanoTiO2-CNT复合催化剂上的电催化氧化

通过前驱体Ti(OEt)4直接水解和电化学扫描电沉积法制备在Ti基体上的纳米TiO2-碳纳米管复合膜载Pt(Pt/nanoTiO2-CNT)复合催化剂. 透射电镜 (TEM) 和X射线衍射 (XRD) 结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子和Pt纳米粒子(粒径均为5~10 nm)均匀地分散在碳纳米管表面. 通过循环伏安和计时电流法研究表明, Pt/nanoTiO2-CNT 复合催化剂(Pt载量为0.32 mg•cm−2) 具有高达51.8 m2•g−1的电化学活性比表面积, 常温常压下对乙醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性, 乙醇氧化峰电位分别为0.59、0.96和0.24 V, 氧化峰电流密度分别达到−115、−113和−75 mA•cm−2. 复合催化剂对乙醇电氧化的高催化活性可归因于nanoTiO2、CNT和Pt纳米粒子的协同催化作用.     

Pt/CexZr1-xO2催化剂上丙烷完全氧化性能研究

采用沉淀法制备了ZrO2,CeO2和Ce0.7Zr0.3O2载体,并用浸渍法制备负载型Pt催化剂。考察了500和900℃焙烧催化剂的丙烷完全氧化性能和水汽对丙烷氧化反应的影响。对于500℃焙烧的催化剂,催化剂的丙烷氧化活性顺序为:Pt/ZrO2-500>Pt/CeO2-500>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500;而经900℃焙烧的催化剂活性顺序为:Pt/ZrO2-900>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900>Pt/CeO2-900。反应气氛中水汽的存在对两种Pt/ZrO2催化剂的活性均有抑制作用(T50温度均提高了10~15℃);而对于Pt/CeO2-500催化剂有抑制作用(T50温度提高10℃),但对Pt/CeO2-900催化剂活性有促进作用(T50温度下降25℃);对于两种Pt/Ce0.7Zr0.3O2催化剂活性具有促进作用(T50温度均下降5~25℃)。表征结果表明催化剂的活性与其表面Pt物种价态密切相关,催化剂表面上Pt0物种有利于活性的提高。Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂中只含有氧化态Pt物种(Pt^2+),而Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900催化剂中则含有部分金属态Pt物种,因此其活性高于Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂。     

棒状CeO_2负载Pt催化剂的合成及其电化学性能研究

通过水热法合成棒状纳米Ce O2(Ce O2-R),并将Pt纳米颗粒负载于Ce O2表面,制得甲醇燃料电池的阳极催化剂Pt/Ce O2-R.通过结构与形貌表征,结果表明,Pt/Ce O2-R中Ce O2的暴露晶面为(111)和(002)晶面,改变了Pt周围的电子结构,进而降低了Pt-COads的键能,释放出更多的活性位.另外,Pt纳米颗粒在Ce O2-R表面分散更均匀.利用电化学工作站测试阳极催化剂Pt/Ce O2-R在酸性溶液中的电化学性能,证明Pt/Ce O2-R催化剂的甲醇电氧化性能与抗CO毒害能力较颗粒状Ce O2负载Pt催化剂(Pt/Ce O2-P)都有很大的提高,证明Ce O2-R作为Pt纳米颗粒的载体用于直接甲醇燃料电池的阳极反应具有发展潜力.     

Sonochemically prepared Pt/CeO2 and its application as a catalyst in ethyl acetate combustion

Highly dispersed Pt nanoparticles were incorporated in CeO2 nanopowders by an ultrasound-assisted reduction procedure. The activity of the Pt/CeO2 catalysts was studied in the reaction of the ethyl acetate combustion, and complete conversion was achieved at low temperature. It was demonstrated that the higher dispersion of the CeO2 support, the better the performance of the Pt/CeO2 catalysts. The catalysts were characterized by XRD, TEM, HRTEM, EDX, BET, and XPS. The homogeneous incorporation of 2-4 nm Pt nanoparticles into the interparticle distance of the CeO2 nanopowders was demonstrated. The advantage of the sonochemical method for catalyst preparation, in comparison with the traditional incipient wetness impregnation, was explained as the result of the homogeneity and better dispersion of the active metal phase obtained by ultrasound irradiation.     

Interrelated functionalities of hierarchically CNT/CeO2/Pt nanostructured layers: synthesis, characterization, and electroactivity

We present a free-standing catalyst layer comprising current collector/CNTs (catalyst support)/CeO(2)/Pt (catalyst) nanostructured layers, each layer constructed upon the one below it. FESEM and TEM showed that a CeO(2) layer has a fluffy morphology recalling the texture of cotton, whereas Pt nanoparticles assemble into cauliflower or broccoli-like arrangement. New insights have been gained into the effect of CeO(2) on the structural properties of the beneath CNTs layer and on the above Pt layer. First, by means of Raman analysis, it was found that interaction of CeO(2) with CNTs induced a decrease in the crystallinity of the latter. Second, by TEM and XPS analyses, it was observed that the size of Pt nanoparticles in the CNT/CeO(2)/Pt structure was inferior to that in the CNT/Pt, implying that CeO(2) influenced the dispersion quality of Pt nanoparticles. For the first time, it is observed that CeO(2) supported CNTs undergo oxidation/reduction reactions at low potentials in the ethanol electrolyte. The electrochemical analysis showed that entities produced from those redox processes are surface adsorbed/desorbed species most likely hydroxides. This unexpected electroactivity is due to the beneath CNTs that boosted the conductivity of CeO(2). Such improved conductivity of CeO(2) has fostered the electron-transfer kinetics of ethanol at Pt as demonstrated by the decreased overpotential required to oxidize ethanol and by the specific mass activity, which was greater than that of CNT/Pt.     

单层分散型Pt/Ni双金属催化剂的制备及其C=C和C=O催化加氢性能

 利用金属置换反应制备了表面单层分散型Pt/Ni双金属催化剂,并测定了该催化剂对环己烯、苯乙烯、丙酮和丁醛气相加氢反应的催化性能. 结果发现,这种催化剂具有比传统浸渍法制备的相同Pt含量的Pt/Ni和Pt/Al2O3催化剂更高的催化活性.     

Ni含量对Co_(1-x)Ni_xB催化水解放氢性能的影响(英文)

采用化学还原法以乙醇为溶剂在冰水浴中合成了一系列Co1-xNixB合金催化剂,研究了该系列合金不同Ni含量对NaBH4水解放氢性能的影响.X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示Co1-xNixB合金是纳米非晶态颗粒.放氢测试表明Co1-xNixB具有很高的催化活性.放氢速率先随着Ni含量的增加而增大,并在x=0.15时放氢速率达到最大值,然后随x值的增加而减小.298K时Co0.85Ni0.15B合金催化碱性硼氢化钠水解的最大放氢速率可达4228mL·min-1·g-1,CoB和Co0.85Ni0.15B合金催化放氢的活化能分别为34.25和31.87kJ·mol-1.因此以乙醇为溶剂合成的Co1-xNixB合金具有较高的催化活性.     

活性炭负载Pt-Ni双金属催化剂上甘油水溶液原位加氢反应性能

采用KBH4液相还原法制备了系列活性炭(AC)负载的Pt-M(M=Fe,Ni,Co,Zn,Cu)双金属催化剂,考察了该系列催化剂对甘油水溶液原位加氢制备1,2-丙二醇反应的催化性能.结果表明,当Pt负载量(质量分数)为2.0%,Pt/Ni质量比为1∶1时,在220℃和1.0 MPa氮气压力下反应8 h,2%Pt-2%Ni/AC催化剂上甘油转化率和1,2-丙二醇选择性分别达到98.7%和60.5%;且在5次重复使用过程中,催化剂保持较高的稳定性.采用氮气物理吸附-脱附实验、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)及X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构和形貌进行了表征.结果表明,粒径约为2 nm的纳米颗粒在活性炭载体上均匀分散,纳米粒子中金属多以还原态形式存在,Ni原子进入Pt晶格中形成的Pt-Ni物种使Pt与Ni之间表现出强相互作用力.通过比较Pt/AC,Ni/AC与Pt-Ni/AC双金属催化剂的催化性能,推断Pt能够促进甘油水溶液重整而Ni有利于氢解反应,Pt-Ni金属间协同作用是Pt-Ni/AC催化剂对甘油原位加氢反应具有优良催化性能的重要原因.     

Pt/CeO2-ZrO2-La2O3柴油车尾气氧化催化剂活性及抗硫性能

采用两种方法制备了三种Pt/CeO2-ZrO2-La2O3柴油车尾气氧化催化剂,并用X射线衍射、N2物理吸附、程序升温还原、程序升温脱附、X射线荧光光谱和红外光谱等方法对其进行了表征.结果发现,制备方法对催化剂的结构、织构、抗硫性能及催化性能的影响非常大.对其进行硫中毒,导致起燃温度明显升高.将ZrO2和La2O3沉积...