Pd/PVP-MWCNTs电极对甲酸氧化的电催化性能

用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的多壁碳纳米管（MWCNTs）作为Pd纳米粒子的载体,制得了Pd/PVP-MWCNTs催化剂并研究了其对甲酸氧化的电催化性能. 红外光谱仪（FTIR）和透射电镜（TEM）观测结果表明,Pd/PVP-MWCNTs催化剂中的Pd纳米粒子平均粒径小、分散性好. 因此,Pd/PVP-MWCNTs催化剂对甲酸电氧化有很好的电催化性能.     

壳层厚度可调控的Ag@Pd@Pt纳米粒子的合成和甲酸电催化研究

在本课题组研究55 nm Au@Pd@Pt对甲酸电催化效果基础上,我们采用Ag取代Au制备55 nm Ag@Pd@Pt纳米粒子以降低催化剂的成本,并对甲酸的电催化行为进行研究. 研究表明：少量Pt的存在可大幅度提高催化剂的活性,当Pt的覆盖度为0.5 单原子层（ML）时,起始氧化电位最为靠前,氧化峰电流最大,这与Au@Pd@Pt纳米粒子对甲酸电催化行为类似. 与Au@Pd@Pt纳米粒子相比,其最佳起始氧化电位偏正0.05 V,但电催化活性并没有明显的降低. 通过改变催化剂比表面积研究甲酸的电催化行为,发现将9 nm Ag纳米粒子作为内核的9 nm Ag@Pd@Pt负载在活性炭中,在保持催化活性不变的情况下,碳载的催化剂价格可比55 nm Au@Pd@Pt纳米粒子降低220倍左右.     

Au-Pd/石墨烯和Au-Pd/碳纳米管催化电化学氧化甲酸（英文）

利用化学还原法合成了石墨烯和碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子.石墨烯负载的Au-Pd纳米粒子(AuPd/G)的粒径远小于碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子(Au-Pd/CNTs)的粒径,且Au-Pd纳米粒子在复合材料上分布均匀.与碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子催化剂相比,石墨烯负载的Au-Pd催化剂对甲酸的催化显示出更好的电催化活性,结果表明作为Au-Pd纳米粒子的基底,石墨烯可以明显提高Au-Pd纳米粒子的电催化活性.在0.1mol/L H_2SO_4中,该纳米修饰电极对甲酸有良好的电催化作用,甲酸在电极上的氧化动力学过程为扩散控制过程.     

炭载Pd-Pb合金纳米粒子对甲酸电催化氧化的影响

通过浸渍还原方法制备了具有不同化学计量比的炭载Pd-Pb合金纳米粒子催化剂. XRD和TEM测试结果表明, Pd-Pb合金纳米粒子的晶格常数随Pb元素含量的增加而增加, 相应的粒子尺寸随Pb元素含量的增加而减小. 循环伏安、CO溶出和计时电流等电化学测试结果表明, 炭载Pd-Pb合金纳米粒子催化剂对甲酸氧化的电催化活性随Pb含量的增加而降低.     

Pd/Ni异结构纳米催化剂的制备及其对甲酸氧化的电催化

通过两步还原法制备了Pd/Ni双金属催化剂.由于金属Pd原子在先行还原的Ni纳米粒子表面的外延生长以及其在Ni表面及Pd表面生长表现出的吉布斯自由能差异,最终导致了异结构Pd/Ni纳米粒子的形成.高分辨电子透射显微镜结果证实了异结构的存在,然而X射线衍射测量表明Pd/Ni纳米粒子具有类似于Pd的面心立方结构.制备的Pd/Ni纳米粒子与同等条件下合成的Pd纳米粒子相比对甲酸氧化呈现了更高的电催化活性,而且电催化稳定性也要明显优于纯Pd纳米粒子,证明Pd/Ni双金属催化剂是可选的直接甲酸燃料电池阳极催化剂.双金属催化剂对甲酸氧化电催化活性和稳定性增强可能是Ni原子的修饰改变了Pd粒子表面配位不饱和原子的电子结构所致.     

碳纳米粒子支撑的钯纳米催化剂在甲酸氧化中的电催化活性

采用化学还原法制备了碳纳米粒子支撑的钯纳米结构(Pd-CNP). 透射电镜表征显示在Pd-CNP纳米复合物中,金属Pd呈菜花状结构,粒径约20~30 nm。它们由许多更小的Pd纳米粒子（3~8 nm）组成. 电化学研究表明,虽然Pd-CNP的电化学活性面积比商业Pd黑低40%（可能原因是部分Pd表面被一层碳纳米粒子覆盖）,但其对甲酸氧化却表现出更好的电催化活性：质量比活性和面积比活性都比Pd黑高几倍. 催化活性增强的原因可能是碳纳米粒子支撑的Pd纳米结构具有特殊的层次化结构,可以形成更多的活性位,以及表面位更利于反应进行.     

立方体形Au_(core)-Pd_(shell)-Pt_(cluster)纳米材料对甲酸电催化的研究

应用晶种生长法制得金纳米立方体,Aucore-Pdshell和Aucore-Pdshell-Ptcluster电催化剂,通过改变溶液的H2PdCl4和H2PtCl6的用量以控制Pdshell的厚度和Ptcluster的覆盖度.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了金纳米立方体的表面结构.利用循环伏安法(CV)研究了不同Pd层厚度的立方体形Aucore-Pdshell纳米粒子和不同Pt岛覆盖度的立方体形Aucore-Pdshell-Ptcluster纳米粒子对甲酸氧化的电催化性能.结果表明,与立方体形Aucore-Pdshell纳米粒子相比,"核-壳-岛"结构的立方体形Aucore-Pdshell-Ptcluster纳米粒子对甲酸的电氧化具有更高活性.当Pd壳层厚度为3层,Pt岛覆盖度为0.5时,电催化活性最高.     

球状多孔Pd纳米粒子超结构的合成及其对甲酸的电催化氧化

在丙酮／水混合溶剂中,以氯代十六烷基吡啶为结构导向剂,水合肼还原PdCl42-,制得了直径范围在30～50nm之间的球状多孔Pd纳米粒子超结构．实验表明,氯代十六烷基吡啶对球状多孔Pd纳米粒子超结构的形成起着重要的作用,不加该表面活性剂时,得到的是实心Pd纳米粒子;而丙酮主要影响表面活性剂胶束的尺寸．此外,本文还研究了球状多孔Pd纳米粒子超结构对甲酸氧化的电催化活性,在0．5mol／L H2SO4＋0．5mol／L HCOOH溶液中的循环伏安结果表明,球状多孔Pd纳米粒子超结构修饰电极在酸性溶液中电催化氧化甲酸的峰电流约为180mA／mg,明显优于实心Pd纳米粒子修饰电极（峰电流为120mA／mg）,且表现出较高的稳定性．     

Ni-B非晶态合金电极上乙醇的电氧化及其动力学参数的测定

应用循环伏安法研究了碱性介质中Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极和化学镀Ni-B非晶态合金微盘电极上乙醇的电催化氧化. 结果表明, Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极和化学镀Ni-B非晶态合金微盘电极对碱性溶液中乙醇的氧化均具有很高的电催化作用, 且前者的电催化氧化活性高于后者. 运用稳态极化曲线测定了Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上乙醇的电催化氧化动力学参数. 与高择优取向(220)镍电极比较, 碱性介质中Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上乙醇的电催化氧化速率显著提高. 采用循环伏安法测定的Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上Ni(OH)2的质子扩散系数高出文献报道的镍纳米线电极和表面化学镀Co的球形Ni(OH)2粉末电极约2个数量级.     

碳纸负载高指数晶面铂纳米粒子的制备及其在直接甲酸燃料电池中的催化性能研究

直接甲酸燃料电池(DFAFCs)是一种很有前景的可用于移动电子设备的电源. 钯对甲酸电催化氧化有很高的活性,但稳定性较差,容易失活;铂对甲酸电催化氧化的活性低于钯,但稳定性好. 前期研究表明,高指数晶面铂纳米粒子对甲酸的电催化氧化活性显著高于低指数晶面铂纳米粒子. 本文以碳纸为载体,应用方波电位法生长高指数晶面铂纳米粒子（HIF-Pt/C-paper）,通过改变方波上下限电位,合成出不同粒径的二十四面体和偏方三八面体铂纳米粒子. 进一步在碳纸上修饰一层碳黑微孔层并优化电沉积条件,制备出粒径约10 nm,载量0.069 mg•cm^-2的HIF-Pt/C-paper作为DFAFCs的阳极催化剂.在甲酸浓度为3M时,测得30℃下单电池最大功率密度10.6 mW•cm^-2,最大质量功率密度153.5 mW•mg^-1_Pt,是以1mg•cm^-2 载量的商业60 wt% Pt/C为阳极催化剂的电池的8.4倍. HIF-Pt/C-paper阳极DFAFCs在20 mA•cm^-2条件下运行50 h,电压保持率为95%,显示出很好的稳定性.     

辐射状钯纳米花的可控合成及其电催化性能的研究

水体系中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和L-精氨酸为表面活性剂,抗坏血酸还原PdCl42-,制得了直径范围在50~80 nm之间的辐射状钯纳米花.实验表明,CTAB和L-精氨酸对辐射状钯纳米花的形成起着协同作用.此外,还研究了辐射状钯纳米花对甲酸氧化的电催化活性.在0.5 mol/L H2SO4+0.5 mol/L HCOOH溶液中的循环伏安结果表明,辐射状钯纳米花修饰电极在酸性溶液中电催化氧化甲酸的峰电流密度约为101 mA/mg,明显优于实心钯纳米粒子修饰的电极(峰电流密度为50 mA/mg),且表现出较高的稳定性.     

钯纳米晶体在电催化甲酸氧化反应中的形貌效应

本文基于课题组前期工作,选用适当的金属前驱物、还原剂、稳定剂和保护剂,通过调控氧化刻蚀和反应动力学等,成功合成了形貌和尺寸均不相同的Pd纳米晶.经过认真的纳米粒子清洗和电极修饰组装,考察了它们在电催化甲酸氧化反应中的形貌与性能的关系.研究结果表明,Pd纳米晶样品的最大电流密度以纳米八面体（nanooctahedra）、纳米线（nanowires）、纳米立方体（nanocubes）、纳米瓜子（nanotapers）、凹面纳米立方体（concave nanocubes）的顺序递增,催化甲酸氧化反应的起始氧化电位均小于0.2V.研究结果印证了Pd纳米晶催化甲酸氧化反应的催化性能在尺寸效应上主要受活性表面积的影响,扣除表面积效应后的催化性能与其尺寸没有明确关系.该系列Pd纳米晶的催化性能主要取决于其表面结构,得出Pd纳米晶催化甲酸氧化反应遵循{111}晶面〈{100}晶面〈高指数晶面的性能活性顺序.综合最大电流密度和最小操作电位因素发现,Pd凹面纳米立方体和Pd纳米瓜子具有相对较好的商用价值.     

还原态氧化石墨烯载Pd纳米催化剂对甲酸氧化的电催化性能

采用改进的Hummers法氧化石墨后,对其超声剥离成氧化石墨烯水溶液,继之通过乙二醇还原Pd金属离子和氧化石墨烯,得到了还原态氧化石墨烯（RGO）负载Pd纳米催化剂,并用于甲酸的电催化氧化.透射电子显微镜和X射线衍射结果显示：负载于RGO上的Pd粒子平均粒径为3.8nm,其优先在RGO的褶皱和边缘处生长.电化学测试表明：RGO上残存的含氧基团降低了Pd催化剂受CO毒化的程度,Pd/RGO催化剂表现出了较商业化Pd/C更高的电催化活性和更好的稳定性.     

还原氧化石墨烯@泡沫镍载CoO纳米花电极制备及催化CO2性能

本文以氧化石墨烯包覆泡沫镍电极(GO@NF)作为基底,采用水热法在GO@NF基底上原位生长CoO纳米花,同时GO在水热过程中被同步热还原为还原氧化石墨烯(RGO),从而一步制得还原氧化石墨烯包覆泡沫镍负载CoO纳米花电极(CoO/RGO@NF)。使用XRD和SEM对CoO/RGO@NF电极进行表征,发现CoO纳米花均匀生长在泡沫镍三维网络结构上,CoO纳米花为大量针状纳米棒围绕一个中心而成的花状结构,纳米棒的长度约为10 ~ 15 μm,直径约为100 ~ 200 nm。使用循环伏安和线性扫描法测试了CoO/RGO@NF电极电催化CO₂的还原性能,在-0.76 V（vs. SHE）电位下,CoO/RGO@NF电极电催化CO₂还原的电流效率达到70.9%,产甲酸法拉第效率达到65.2%,甲酸产率为59.8 μmol·h^-1·cm^-2,且电极可持续稳定电催化还原CO₂ 4 h,表明CoO/RGO@NF电极对CO₂电还原有着优良的催化活性、选择性和稳定性。     

脉冲电沉积Pd-Ni合金纳米颗粒及其甲酸电催化氧化

采用方波脉冲方法,在钯镍合金电解液中成功地电化学沉积出镍原子含量分别为12.0%、16.4%和22.6%的钯镍合金纳米颗粒. 钯镍合金纳米颗粒为球状,粒径50 ~ 80 nm. 随钯镍合金生长电位负移,合金的镍含量提高,其纳米颗粒大小基本相似但纳米颗粒数目增多,交联度提高和真实活性面积增大. 钯镍合金纳米颗粒镍含量提高,在硫酸溶液中其氢弱吸附峰电流增大. 钯镍合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化活性较好,随合金纳米颗粒的镍含量提高和交联度增加,合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化稳定性更高.     

脉冲电沉积钯镍合金纳米颗粒及其甲酸电催化氧化

采用方波脉冲方法,在钯镍合金电解液中成功地电化学沉积出镍原子含量分别为12.0%、16.4%和22.6%的钯镍合金纳米颗粒.钯镍合金纳米颗粒为球状,粒径50~80 nm.随钯镍合金生长电位负移,合金的镍含量提高,其纳米颗粒大小基本相似但纳米颗粒数目增多,交联度提高和真实活性面积增大.钯镍合金纳米颗粒镍含量提高,在硫酸溶液中其氢弱吸附峰电流增大.钯镍合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化活性较好,随合金纳米颗粒的镍含量提高和交联度增加,合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化稳定性更高.     

AucorePtshell础纳米粒子对甲醇氧化的电催化性能研究

应用两步化学还原法制备不同厚度的AucorePtshell纳米粒子，经紫外可见光谱（UV-Vis）、透射电子显微镜（TEM）表征．该金纳米颗粒经化学还原包裹铂后平均粒径明显增大，调节金与铂的含量可获得不同包裹厚度的AucorePtshell纳米粒子．循环伏安法研究表明，粒径为70-80nm的AucorePtshell纳米粒子对甲醇的氧化具有较好的电催化活性，并且其电催化性能随着电位循环扫描次数的增加而增强．     

甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上电催化氧化的原位SERS

用化学还原法合成了Aucore@Ptshell纳米粒子, 并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等技术对纳米粒子进行表征; 采用电化学原位表面增强拉曼光谱(SERS)技术对甲酸的电催化氧化过程进行了研究, 成功地获得了甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上解离吸附的原位SERS. 结果显示, 在开路电位时, 甲酸能在Aucore@Ptshell/Pt电极表面自发氧化, 解离生成强吸附中间体COad和弱吸附中间体HCOOad, 在电位为+0.10 V时检测到氧化产物CO2的谱峰. 研究结果表明, Aucore@Ptshell/Pt电极对甲酸的氧化具有较高的催化活性和较强的SERS效应, 甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上的电催化氧化过程遵循双途径机理.     

电合成系列锌配合物及纳米ZnO的制备

采用锌金属为“牺牲”阳极,首次在无隔膜电解槽中,电化学一步法制备了纳 米ZnO前驱体锌配合物Zn(OEt)_2, Zn(OBu)_2, Zn(acac)_2, Zn(OEt)_2(acac)_2, Zn(OBu)_2(acac)_2(acac为乙酰丙酮基),产物通过红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和 核磁共振进行表征。同时采用含Zn(OEt)_2(acac)_2的电解液直接水解制备纳米 ZnO粉体,纳米ZnO通过拉曼光谱、X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜（TEM） 进行表征。实验表明电解时防止阳极钝化,控制温度在50～60 ℃之间,采用有机 胺溴化物为导电盐,可以提高电合成效率;电解合成Zn(acac)_2, Zn(OEt)_2 (acac)_2, Zn(OBu)_2(acac)_2的电流效率比Zn(OEt)_2, Zn(OBu)_2高,其中Zn (OEt)_2(acac)_2适宜作为溶胶-凝胶法制备纳米ZnO的原料,制备得到的纳米ZnO经 600 ℃煅烧后呈球形单分散结构,平均粒径在5～10nm左右。     

PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒高效电催化氧化5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)的电催化氧化被认为是合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)最环保、经济和有效的方法之一,它可作为聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的生物基前体。在这项工作中,我们通过低温溶剂热法合成了PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒,并在不改变颗粒结构和组成的情况下进行了简易的处理以去除表面活性剂。负载在碳载体上的合金纳米催化剂无论是否含有表面活性剂在HMF电催化氧化为FDCA的过程中都表现出比商业Pt/C更好的催化性能。且表面活性剂的去除可以进一步提高其电催化性能,表明高熵合金纳米粒子在电催化和绿色化学中具有广阔的应用前景。