吸附中间物表面扩散对Pt/Nafion体系氢析出反应影响初步研究

实验表明 ,铂黑粉末 /Nafion复合微电极的析氢超电势比同样面积的平面铂复合微电极为低 .这是由于Nafion膜与平面铂电极或者铂黑粉末形成的Pt/Nation界面之外还存在可供反应中间物扩散及进行复合反应的自由铂表面 ,这些扩散和复合反应降低了Pt/Nafion界面上电化学反应中间物浓度 ,从而降低了氢超电势 ,加速了析氢反应的速度 .     

缺碳型介孔空心球状碳化钨制备及其对甲醇氧化的电化学行为

采用喷雾干燥法制得空心球状结构偏钨酸铵,通过固定床气固反应,以CO/H2为还原碳化气氛在700～900℃下制备了介孔结构空心球状碳化钨(WC).经XRD,SEM及EDS测试表明,WC粉末样品在保持了单相WC的前提下,样品存在一个微量缺碳的原子比例,其W/C1,且在高氢环境中WC球体表面有部分纳米颗粒依附于片状碳化钨基体上.将制备得到的WC粉末样品制成微电极,采用电化学测试技术研究了WC在硫酸介质中对甲醇的电催化氧化反应.结果表明,缺碳的介孔结构空心球状WC催化剂对甲醇氧化有着良好的电催化活性,并对动力学参数进行了研究,结果显示其反应的表观活化能为105.06kJ/mol,且其在微电极中的氧化行为受扩散控制.     

缺碳型介孔空心球状WC制备及其对甲醇氧化的电化学行为

采用喷雾干燥法制得空心球状结构偏钨酸铵, 通过固定床气固反应, 以CO/H₂为还原碳化气氛在700～900 ℃下制备了介孔结构空心球状碳化钨(WC). 经XRD, SEM及EDS测试表明, WC粉末样品在保持了单相WC的前提下, 样品存在一个微量缺碳的原子比例, 其W/C＞1, 且在高氢环境中WC球体表面有部分纳米颗粒依附于片状碳化钨基体上. 将制备得到的WC粉末样品制成微电极, 采用电化学测试技术研究了WC在硫酸介质中对甲醇的电催化氧化反应. 结果表明, 缺碳的介孔结构空心球状WC催化剂对甲醇氧化有着良好的电催化活性, 并对动力学参数进行了研究, 结果显示其反应的表观活化能为105.06 kJ/mol, 且其在微电极中的氧化行为受扩散控制.     

碳化钨在对硝基苯酚电还原过程中的电催化行为

以碳化钨(WC)粉末为电催化材料制成了碳化钨粉末微电极(WC-PME). 采用循环伏安和线性扫描等方法研究了酸性溶液中对硝基苯酚(PNP)在WC-PME上的电还原行为. 研究表明, 在相同测试条件下, PNP在WC-PME上电还原的电位比Cu-Hg微电极正得多；WC-PME对氢具有较强的吸附能力, 有利于有机物的电还原反应. PNP在WC-PME上和Pt微电极上的还原电位相近, 但在WC-PME上的峰电流比在Pt微电极上高5倍多, 这主要与WC粉末的结构形貌有关.     

超声辅助法制备双孔空心球状碳化钨及其电催化性能

采用超声空化辅助法制得空心球状结构偏钨酸铵(AMT),通过固定床气-固反应,以CO/H2为还原碳化气氛在700-900℃下制备得到了介孔结构空心球状碳化钨.并再次超声处理后分解球型结构得到条状介孔碳化钨.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、比表面测试(BET)和孔径分布测试(BJH)对样品进行了表征.结果表明,样品组成为单相碳化钨,且在空气中低于410℃时具有高稳定性并且具有4和22nm的双孔隙分布结构.将碳化钨粉末制成粉末微电极(PME),采用循环伏安(CV)技术研究了碳化钨在质子惰性介质中对硝基苯的电催化还原性能.结果表明,相比铂微盘电极,双孔结构碳化钨对硝基苯还原有着更好的电催化活性,在峰电位上比铂微盘正移了30mV,Ip-v1/2关系曲线显示硝基苯在粉末微电极中的还原行为受扩散控制.     

嵌段共聚物模板法一步制备WC/C基底电极材料

以酚醛树脂作为碳源,采用嵌段共聚物模板法一步制备新型有序介孔碳化钨/碳（WC/C）纳米颗粒. WC/C颗粒的比表面积为414 m²·g^-1,表面的平均孔径约为38 nm,处于介孔范围内（2 ~ 50 nm）. 通过调节树脂预聚时间以及碳化温度等条件制备出结构形貌较优的WC/C复合材料,并探讨了材料形成机理. 使用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜及氮气吸脱附等方法表征了复合材料的结构. 将贵金属铂负载于WC/C表面制备得新电催化材料Pt-WC/C,使用循环伏安法和计时电流法对Pt-WC/C复合材料的电化学性能进行检测,并与商用碳载铂（Pt/C）材料进行对比. 测试结果发现,Pt-WC/C对甲醇的电催化活性以及稳定性等方面都表现出优于商用Pt/C材料的活性,这主要归功于碳化钨高度分散于碳表面.     

高分散的介孔碳载Pt纳米粒子的制备及其对乙二醇的电催化氧化性能

以二氧化硅溶胶为硬模板,嵌段聚合物F127为软模板,通过双模板法合成了高介孔比例、窄孔径分布的介孔碳(MC).进而经乙二醇还原法制备了高分散的MC载铂催化剂(Pt/MC).采用循环伏安、计时电流、线性扫描伏安和电化学阻抗谱法研究了硫酸溶液中乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电化学氧化行为.实验结果表明,Pt/MC催化剂对乙二醇的电催化氧化性能显著高于商业化炭黑XC72R载Pt(Pt/XC72R)催化剂.电化学阻抗谱分析进一步揭示,乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电氧化反应具有较低的电荷传递电阻.Pt/MC催化剂高的电催化活性可以归结于MC大的孔径和均一的介孔结构对电子传输和传质的促进作用.     

碳材料中多层次孔对负载铂电催化活性的影响

分别以商用碳黑XC-72、介孔碳CMK-5和含多层次孔的碳气凝胶HCA为载体, 微波法负载Pt纳米粒子, 在硫酸和甲醇溶液中进行循环伏安测试, 考察碳材料中多层次孔对其电催化活性的影响. 结果显示, Pt/HCA电极表现出较高的峰电流(7.5 mA·cm-2)和电化学活性面积(128.0 m2·g-1). 这可能是因为碳气凝胶具有连续但非周期性的介孔结构, 有利于Pt纳米粒子的分散以及反应物质的传质.     

Ni-W-TiO2复合电极在碱性介质中的析氢电催化性能

具有较高的析氢电催化活性的镍基多元合金材料已广为报道。近年来通过复合电沉积技术在电极中掺入RuO2、ZrO2、WC等非溶性固体微粒制备的复合功能电极材料用于析氢方面的研究已有报道,这些复合电极对析氢反应都有明显的催化作用。但是用电沉积的方法在电极中掺入TiO2制备的复合功能材料的研究还未见报道,本文研究了Ni-W-TiO2复合电极的制备、形貌结构以及在碱性介质中的析氢电催化活性和电化学稳定性。     

TiN基IrO2-Ta2O5涂层析氢电极的催化性能

 采用热分解法制备了以离子镀TiN膜为基体的IrO2-Ta2O5涂层电极,通过循环极化曲线并结合扫描电镜、 X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氢电催化性能. 结果表明,涂层呈多孔多裂纹的结构,焙烧温度对涂层的表面形貌和电催化活性影响很大. 420 ℃下焙烧的涂层具有最优的电催化活性. 涂层电极的析氢反应电极电位为-0.26 V(vs SCE), 低析氢过电位下的Tafel斜率为-0.04 V, 而在高析氢过电位下,电极表面吸附的大量氢原子改变了氧化物电极的结构,从而抑制了氧的阴极还原反应.     

脉冲微波辅助化学还原合成Pt/C 催化剂及其电催化氧还原性能

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. 通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征, 并利用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)和恒电位测量等方法评价了催化剂催化氧还原性能. 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 催化剂作为阴极催化剂材料的电催化性能. 结果表明, 脉冲微波辅助化学还原法是一种制备PEMFC催化剂的有效方法, 溶液pH值和微波功率对Pt 颗粒直径和分散有重要影响. TEM和XRD结果显示, 当溶液pH值为10 且微波功率为2 kW时, Pt 纳米粒子较均匀地分散在碳载体上, 粒径分布在1.3-2.4 nm之间, 平均粒径为1.8 nm. CV、LSV和恒电位测试结果表明, 该催化剂电化学比表面积(ESA)为55.6 m²·g^-1, 具有良好的催化氧还原反应活性和稳定性. 单电池测试结果表明, 在溶液pH值为10条件下, 微波功率为2 kW时制备的催化剂作阴极催化剂时, 单电池最高功率密度为2.26 W·cm^-2·mg^-1, 高于微波功率为1 kW时的最高功率密度(2.15 W·cm^-2·mg^-1)和Johnson Matthey催化剂的最高功率密度(1.89 W·cm^-2·mg^-1).     

Preparation of Pt/K_2La_2Ti_3O_(10) and its photo-catalytic activity for hydrogen evolution from methanol water solution

1 Introduction Conventional energy resources, such as coal, petro-leum products, etc., which are fulfilling most of the world’s energy requirement have been depleted to a great extend. The human being is now facing exhaus-tion of fuel resources in a near…     

碳化钨电极上氧的电催化还原

以喷雾干燥微球化处理的偏钨酸铵作为前驱体,CO/H2为碳化还原气源,应用固定床气固反应法制备碳化钨(WC)粉体,再以聚四氟乙烯作粘结剂制成碳化钨电极.应用XRD和SEM等表征、观察碳化钨样品,循环伏安和线性扫描法研究硫酸电解液中WC电极的氧还原电催化行为.检测表明,WC为球状颗粒;WC电极对氧还原反应具有较好的电催化活性,硫酸溶液中溶解氧还原反应控制步骤为吸附态(O2-)ads的生成;增加硫酸电解液浓度,开路电位正移,升高温度有利于反应进行.     

介孔碳化钨纳米片团簇的制备及其电催化析氢性能

采用阳极氧化法与原位还原碳化法相结合,在电击穿条件下可控制备了具有介孔结构的碳化钨纳米片团簇(WC NFs).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试表征其物相、微观结构和孔径分布.在1 mol·L-1 H2SO4溶液中采用线性扫描伏安法、循环伏安法、计时电流法以...     

用于质子交换膜燃料电池抗CO的Pt-CeO2/C催化剂的制备和表征

采用一步沉淀法,制备了纳米级Pt-CeO2/C电催化剂.透射电镜和X射线衍射表征结果表明,制备的催化剂Pt颗粒均匀分散于碳载体表面,其粒径主要分布于1.5～2.5 nm.将Pt-CeO2/C催化剂制备成质子交换膜燃料电池膜电极,经循环伏安和单电池极化曲线测试发现,Pt-CeO2/C催化剂性能与Pt/C催化剂的相当.一氧...     

Pt/WC/TiO2催化剂的制备及其电催化性能研究

以TiO2为载体制备了Pt/WC/TiO2三元复合催化剂,并由XRD、SEM和TEM等表征催化剂样品的形貌和结构特征.用循环伏安法测定了三元复合催化剂在酸性条件下对甲醇氧化的电催化性能,并将其与二元复合催化剂Pt/TiO2和Pt/WC的电催化性能进行比较.结果表明：三元复合催化剂具有更好的催化活性.进一步研究了二氧化钛晶相对Pt/WC/TiO2催化剂电催化活性的影响.     

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.     

Electrocatalysis of oxygen reduction and hydrogen oxidation in platinum dispersed on tungsten carbide in acid medium

Tungsten carbide dispersed on a high surface area carbon (W₂C/C) prepared by a sonochemical method was used as the support of a Pt-based electrocatalyst (Pt-W₂C/C). The resulting materials were tested for two important reactions with practical interest in fuel cells, that is, the oxygen reduction and hydrogen oxidation reactions, in acid medium. The electrochemical techniques considered were cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, and steady-state polarization curves, obtained utilizing an ultrathin catalyst layer in a rotating ring–disk electrode. The results showed that the Pt-W₂C/C catalyst led to a remarkable enhancement of the oxygen reduction in acid medium, when compared to the standard Pt/C, both following a four-electron mechanism. The hydrogen oxidation reaction showed similar kinetics on Pt-W₂C/C and Pt/C following the direct discharge mechanism on both catalysts. The W₂C/C support presented remarkable activity for the hydrogen oxidation reaction, most probably after the Heyrovsky–Volmer mechanism at low overpotential and the direct discharge irreversible mechanism at high overpotentials. This paper is dedicated to Prof. Francisco Nart, in memoriam.     

纳米多孔型碳基铂铜合金薄膜催化剂的结构及析氢性能表征

采用离子束溅射(Ion Beam Sputtering,IBS)与Pt、Cu移动双靶技术,结合真空退火及酸蚀处理等后处理工艺,制备出PtCu/C薄膜催化剂。采用高分辨透射电镜(HRTEMSTEM)、原子力显微镜测试(AFM)、X射线衍射(XRD)测试薄膜催化剂的表面形貌及组织结构。通过循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)测试薄膜催化剂的电化学析氢性能。结果表明,经过真空退火(400℃保温1 h)及酸蚀处理(1 mol/L HNO3,50℃,120 h)后的薄膜催化剂出现类蜂窝状纳米多孔结构,其电化学析氢交换电流密度达到0.004 27 A/cm2,相较于未后处理样品的铂载量降低8.77%,催化性能提升20.62%。