高性能核壳结构催化剂PdRu@Pt/CNT的制备

采用两步沉积还原法制备了一种以PdRu合金为核、以铂为壳,以碳纳米管(CNT)为载体的核壳结构低铂催化剂PdRu@Pt/CNT.该催化剂对于甲醇催化氧化的单位位质量铂的活性可达自制20%Pt/CNT催化剂的1.7倍,且其正扫和反扫峰的峰电流密度之比(/_f//_b)高达2,是Pt/CNT催化剂/_f//_b值的2倍,表明通过将活性组分铂分散在PdRu核上,有效地提高了金属铂的分散度和铂的利用率,且通过壳层铂原子与核中钌及钯的相互作用,大大提高了催化剂对甲醇氧化中间体的去除能力.X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)的结果揭示了催化剂的核壳结构.另外,从TEM还可以看出:活性组分均匀地分布在碳纳米管载体上,活性组分粒径约为4.0 nm.由于这种催化剂能够有效提高铂的利用效率,并且有效消除甲醇氧化中间体,在低温燃料电池领域具有良好的应用前景.     

Pt/Ce0.75Zr0.25O2的催化性能及其氧移动性的 18O 同位素交换表征

 采用浸渍法制备了Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂,考察了催化剂对乙醇及CO的氧化活性,并采用 18O 同位素交换、乙醇程序升温表面反应(C2H5OH-TPSR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和程序升温还原(H2-TPR)等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂表现出较高的乙醇和CO氧化活性,其催化活性随着Pt负载量的增加而提高. 当Pt负载量为3%时,活性最高. 继续增加Pt负载量,催化剂活性下降. C2H5OH-TPSR和CO-TPD结果表明,催化剂对乙醇或CO的氧化活性与从催化剂表面脱附出来的CO2量有对应关系, CO2脱附量越大,催化剂活性越高. 18O 同位素交换结果表明,表面氧交换能力与其氧化活性有一定对应关系,催化剂的表面氧交换能力越高,氧化活性越高.     

CNT/Fe-Ni/TiO_2/ZnO阵列修饰Ni阳极的制备及光催化制氢性能

采用层层自组装方法在Ni片阳极上构建TiO2/Zn O纳米棒阵列,以二氧化钛前驱体溶胶中掺杂的铁和镍为催化剂,通过气相沉积法在TiO2/Zn O纳米棒阵列间原位生长碳纳米管(CNTs),得到CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合光催化剂修饰的光活性Ni片阳极.以碱性电解池为基础,用紫外线辐照修饰的Ni阳极实现光催化和电解水的有机耦合制氢过程.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和电化学阻抗谱(EIS)对CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合膜光催化剂的结构进行了表征,并测试了其光催化辅助电解水制氢(WEAP)活性.结果表明,生长了碳纳米管的光催化复合膜CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极的产氢速率分别比Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极和纯Ni片提高了93.7%和533.0%.     

过渡金属掺杂和碳纳米管（CNT）接枝双重改性TiO2光催化剂

提出了一种过渡金属掺杂和碳纳米管(CNT)双重改性TiO2的新方法:首先采用溶胶-凝胶法合成掺杂镍和铁的二氧化钛基催化剂,然后采用流化床化学气相沉积方法(FBCVD)在二氧化钛基催化剂表面接枝生长CNT,得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面分析、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等方法考察了双重改性复合光催化剂CNT/Fe-Ni/TiO2的结构和性能,通过降解亚甲基蓝溶液评价了双重改性复合光催化剂的活性.结果表明,在TiO2表面接枝的CNT具有较好的石墨化结构,CNT生长过程中小部分TiO2由锐钛矿向金红石晶型转变.过渡金属和CNT双重改性有效地克服了TiO2的比表面积小、量子效率低等缺点,明显提高了TiO2的光催化活性.     

管径对碳纳米管负载铂催化剂氧还原的影响（英文）

采用微波辅助乙二醇法制备了一系列酸处理后的不同管径(8–15,20–30,30–50,50 nm)的碳纳米管(CNT)负载铂(Pt)催化剂(Pt/CNT)。通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)对所制得催化剂进行结构表征;采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对其催化性能进行测试。结果表明,不同管径的碳纳米管对Pt的粒径、载量和分散性有一定程度影响;然而,不同CNT管径的催化剂表现出明显不同的催化氧还原反应(ORR)活性。采用管径为8–15 nm的CNT作为载体制备的催化剂(Pt/CNT_8)的Pt载量最高,表现出有很好的催化活性和稳定性。Pt/CNT8在0.9 V时Pt的质量活性为0.188 A?mg~(-1),是商业催化剂(JM Pt/C)的2倍。经扫描5000圈稳定性测试之后,Pt/CNT_8的半波电位负移(~7 mV)远远小于商业JM Pt/C半波电位的负移(~32 mV),表现出优越的催化ORR稳定性。     

纳米三氧化钨修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇氧化的电催化性能

采用表面修饰技术将碳纳米管(CNT)表面羧基化, 通过羧基将钨离子基团修饰到碳纳米管的外表面, 再通过高温焙烧处理将钨离子基团氧化成WO₃, 成功合成了纳米WO₃/CNT复合物, 进一步还原Pt 的前驱体而得到Pt-WO₃/CNT复合催化剂. 采用X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对样品的形貌和晶型结构进行了表征, 结果表明, Pt纳米粒子为面心立方晶体结构, 均匀地分布在WO₃修饰的碳纳米管表面. 采用循环伏安(CV)和计时电流法研究了在酸性溶液中Pt-WO₃/CNT催化剂对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明WO₃修饰的碳纳米管载铂催化剂比用混酸处理的碳纳米管载铂催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和更好的稳定性.     

Pt/CeO2-ZrO2变换催化剂的制备、表征与性能

 用共沉淀法制备了不同Ce/Zr比的CeO2-ZrO2复合氧化物,用浸渍法制备了Pt/CeO2-ZrO2水煤气变换催化剂,并对该催化剂进行了活性评价. 结果表明,与传统的Cu基低变催化剂相比,该催化剂具有操作温度范围宽和抗氧化冲击等优点,具有应用于车载重整制氢过程的潜力. 考察了温度、空速和汽/气比等条件对催化剂活性的影响,对催化剂的制备参数和工艺参数进行了研究. 结果表明,不同Ce/Zr比的Pt/CeO2-ZrO2催化剂的活性相差很大,其中Pt/Ce0.8Zr0.2O2变换催化剂活性最高. XRD结果表明,制备的Pt/Ce0.8Zr0.2O2形成了固溶体. 通过增加单位质量催化剂表面的Pt原子数可提高催化剂的活性.     

Ni和Mg对碳纳米管载Pt催化剂CO优先氧化催化性能的促进效应

采用共浸渍法制各了Ni和Mg促进的碳纳米管载Pt催化剂(Pt-Ni-Mg/CNT),考察了其对CO优先氧化的催化性能.结果表明,Pt-Ni和Mg在CNT表面发生了相互作用,可能存在合金纳米粒子,从而显著改善了催化剂CO优先氧化的催化性能.添加适量Ni可提高CO的转化率,而加入适量Mg则有助于改善CO2的选择性.当Pt,Ni和Mg同时负载时,优化后所得的催化剂5%Pt-5%Ni-5%Mg/CNT在100℃对富H2气体中CO选择氧化的转化率为100%,CO2的选择性为53.7%;该催化剂在140℃下连续反应24 h,催化活性稳定.     

多孔聚乙酰苯胺纳米纤维载铂催化剂对甲醇的电催化氧化

采用简单的化学氧化聚合法制备了新型多孔结构的聚乙酰苯胺纳米纤维(np-PAANI), 并以此为载体在络合剂的存在下合成了Pt纳米微粒修饰的np-PAANI复合物膜电极C/np-PAANI/Pt. 样品的形貌和结构通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)进行了表征. 在0.5 mol·L-1 CH3OH+0.5 mol·L-1 H2SO4混合溶液中考察了C/np-PAANI/Pt催化剂对甲醇的电催化氧化性能. 结果表明, 以np-PAANI负载的Pt催化剂对甲醇的电催化氧化活性和稳定性都比普通PAANI结构及石墨粉负载的Pt催化剂好很多.     

铂催化氧还原反应过程中磷酸的影响及抑制磷酸吸附策略

与低温(<100oC)质子交换膜燃料电池相比,磷酸掺杂PBI膜燃料电池可工作于100–200 oC,工作温度的提高有利于提高电极反应动力学速率、增加Pt催化剂对CO等毒物的耐受性,以及简化电池水管理等.然而,磷酸在Pt催化剂表面吸附较强,这将造成Pt一定程度的毒化.基于“第三体效应”,即在Pt表面预吸附某些小分子,可在一定程度上抑制磷酸吸附,然而预吸附分子同时也将占据Pt表面部分活性位点,因而Pt的催化性能最终由两个因素决定：磷酸抑制程度和预吸附分子在Pt表面的覆盖度.
　　本文系统考察了Pt表面预吸附分子覆盖度和预吸附分子链长对其催化氧还原反应(ORR)活性的影响.首先,通过控制预吸附了胺类分子的Pt电极的电位,得到表面具有不同覆盖度的Pt电极,考察了0.1 mol/L H3PO4电解液中Pt电极对ORR的催化活性随预吸附分子覆盖度的变化规律;为分离磷酸吸附和修饰分子吸附本身对Pt催化活性的影响,对比了0.1 mol/L HClO4电解液中Pt电极对ORR的催化活性随预吸附分子覆盖度的变化规律.进一步对比研究了不同链长胺分子——正丁胺(BA)、正辛胺(OA)及十二胺(DA)等作为修饰分子对Pt/C催化剂电催化ORR活性的影响.结果表明,随修饰分子在Pt表面覆盖度提高,在0.1 mol/L HClO4溶液中,由于预吸附分子占据Pt部分活性位,修饰后光滑Pt电极表面的本征活性单调下降;而在0.1 mol/L H3PO4中,修饰后光滑Pt电极表面的ORR活性呈现先升高后降低的趋势,当预吸附分子覆盖度约为20%时,其ORR活性最高,为未修饰的光滑Pt电极表面的1.67倍.这表明预吸附分子有效抑制了磷酸的吸附,且当预吸附分子覆盖度约为20%时,预吸附分子对Pt表面的占据与其抑制磷酸吸附的作用达到最佳平衡点.然而,当修饰分子BA, OA和DA在Pt表面覆盖度分别为38.6%,26.1%和26.1%时, Pt/C在0.1 mol/L H3PO4中的ORR催化活性接近,分别为未经修饰Pt/C电催化剂的1.7,1.8和2.0倍,这表明预吸附分子链长对ORR催化活性影响较小,表面预吸附分子抑制磷酸吸附的策略对Pt/C催化剂也同样适用.同时, Pt/C电极经BA, OA和DA修饰后,其在0.1 mol/L HClO4中的比表面活性分别为未经修饰Pt/C电催化剂的1.0,1.1和1.3倍,与修饰后光滑Pt电极表面本征ORR活性变化规律不一致.然而,与Pt在HClO4电解质中的ORR活性相比, ORR的半波电位仍有大约123 mV的差距,今后还需继续从催化剂的角度,如调控Pt表面的吸附特性,或从创新电解质的角度,如有机磷酸电解质等出发解决磷酸毒化的问题.     

Pt-MoOx/CNT电极的制备及其对乙醇氧化电催化性能研究

MoOx,a non-noble secondary catalyst instead of noble metal Ru,was dispersed on carbon nanotubes(CNT)andthen the primary catalyst Pt was electrodeposited on MoO_x/CNT/graphite electrode by potential-step method.CNTused was grown directly on graphite disk by chemical vapor deposition.The Pt-MoO_x/CNT/graphite electrode wascharacterized by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy.The electrocatalyticproperty and the long-term cyclic stability of Pt-MoO_x/CNT/graphite electrode for ethanol oxidation have been in-vestigated in 1.0 mol/L CH_3CH_2OH 0.1 mol/L H_2SO_4 by cyclic voltammetry.On the other hand,the effect of theloading mass of MoO_x on specific activity of Pt-MoO_x/CNT/graphite electrode and the activation energy of ethanoloxidation were investigated.The Pt-MoO_x/CNT/graphite electrode shows good long-term cyclic stability.82%value of peak current density at the oxidation peak around 0.69 V(vs.SCE)remains after 500 cycles,which ishigher than those of Pt/CNT/graphite and Pt-Ru/CNT/graphite electrodes with the corresponding values of 55% and72%,respectively.     

Pt/CNT纳米催化剂的微波快速合成及其对甲醇电化学氧化的电催化性能

碳纳米管 (CNT)作为制备新型催化剂载体已有广泛的研究 [1～ 8] ,例如 ,在其表面负载 Pt,Ru和Pt Ru后则具有良好的催化性能[1,2 ,6～ 8] .但在 CNT表面负载金属微粒的方法难以获得尺寸和形状均匀的纳米粒子 .因此 ,如何制备超细和均匀的纳米粒子是一项具有重要的学术意义和技术价值的工作 .我们利用微波加热的多元醇工艺合成了 XC-72碳负载铂纳米粒子的催化剂 ,并发现它对甲醇的氧化具有较高的电催化活性 [9] .本文进一步以 CNT作为载体 ,利用微波加热法快速合成了 Pt/ CNT纳米催化剂 ,并对其对甲醇电化学氧化的性能进行了初步研究 …     

表面活性剂对TiO_2/CNT苯酚与碳酸二甲酯酯交换活性的影响

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二烷基硫酸钠（SDS）改性的碳纳米管为载体,制备了TiO2/CNT催化剂,用于苯酚与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸二苯酯的反应.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对改性前后催化剂的结构和形貌进行了表征,显示出负载后的催化剂中活性组分二氧化钛以无定形...     

PtRu/carbon nanotube nanocomposite synthesized in supercritical fluid: a novel electrocatalyst for direct methanol fuel cells

Platinum/ruthenium nanoparticles were decorated on carbon nanotubes (CNT) in supercritical carbon dioxide, and the nanocomposites were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). TEM images show that the particles size is in the range of 5-10 nm, and XRD patterns show a face-centered cubic crystal structure. Methanol electrooxidation in 1 M sulfuric acid electrolyte containing 2 M methanol were studied onPtRu/CNT (Pt, 4.1 wt%; Ru, 2.3 wt%; molar ratio approximately Pt/Ru = 45:55) catalysts using cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy. All the electrochemical results show that PtRu/CNT catalysts exhibit high activity for methanol oxidation which resulted from the high surface area of carbon nanotubes and the nanostructure of platinum/ruthenium particles. Compared with Pt/CNT, the onset potential is much lower and the ratio of forward anodic peak current to reverse anodic peak current is much higher for methanol oxidation, which indicates the higher catalytic activity of PtRu/CNT. The presence of Ru with Pt accelerates the rate of methanol oxidation. The results demonstrated the feasibility of processing bimetallic catalysts in supercritical carbon dioxide for fuel cell applications.     

一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能

以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨.然后采用简单的一步化学还原法在乙二醇(EG)中同时还原氧化石墨烯(GO)和H₂PtCl₆制备高分散的铂/还原态氧化石墨烯(Pt/RGO)催化剂.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的微结构、组成和形貌进行表征.结果表明, GO已被还原成RGO, Pt纳米粒子均匀分散在RGO表面,粒径约为2.3 nm.采用循环伏安法和计时电流法评价催化剂对甲醇氧化的电催化性能,测试结果表明, Pt/RGO催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性与Pt/C和Pt/CNT相比有了很大提高.另外其对甲醇电催化氧化的循环伏安图中正扫峰电流密度(I_f)和反扫峰电流密度(I_b)的比值高达1.3,分别是Pt/C和Pt/CNT催化剂的2.2和1.9倍,表明Pt/RGO催化剂具有高的抗甲醇氧化中间体CO_ad的中毒能力.     

碳纳米管负载Co-Mo催化剂在孤岛减压渣油加氢裂化反应中的应用

采用等体积浸渍法制备了一系列不同Co/Mo原子比的碳纳米管（CNT）负载Co Mo催化剂。将该系列催化剂用于孤岛减压渣油加氢裂化反应，评价其催化效果，并在相同反应条件下与 γAl2O3负载Co-Mo催化剂的催化性能进行比较。结果表明，Co-Mo/CNT催化剂的催化效果略低于Co-Mo/γAl2O3催化剂。Co/Mo原子比对Co-Mo/CNT催化剂的催化效果有较大的影响。与相同载体的催化剂相比，当Co/Mo原子比为0.50时，Co-Mo/CNT催化剂具有最佳的催化效果，而Co-Mo/γAl2O3催化剂在Co/Mo原子比为0.35时具有最佳的催化效果。     

Pd-SiW12/SiO2催化乙烯气相直接氧化制乙酸:SiO2孔结构的影响

采用二三种不同孔结构的Si02制备了Pd-SiW12/SiO2催化剂,通过x射线衍射、N2物理吸附、吡啶吸附红外光谱以及H2脉冲化学吸附对催化剂进行了表征,并考察了Pd-SiW12/SiO2催化剂上乙烯直接氧化制乙酸反应性能.结果表明,以孔径较大的粗孔硅胶为载体制备的Pd-SiW12/SiO2催化剂显示出最高的催化活性,乙酸收率为145.2g/(L·h).这是由于Pd在粗孔硅胶载体表面良好的分散使其具有较高的催化活性.     

The influence of plasma chemical treatment of a platinum catalyst on its activity in the dehydrogenation of cyclohexane

The influence of plasma chemical treatments on the catalytic activity of 0.64 wt % Pt/SiO₂ and 1.0 wt % Pt/SiO₂ platinum catalysts in the dehydrogenation of cyclohexane was studied. The state of the surface of the catalysts was examined using X-ray photoelectron spectroscopy. Temperature hysteresis caused by the formation of active carbon was observed in flow experiments. It was shown that the reaction on the initial catalysts occurred on neutral and positively charged Pt particles, and that the active centers contained carbon. After catalyst treatment with a high-frequency plasma in H₂, its activity increased by many times because of the formation of a large number of low-activity centers on positively charged platinum particles also containing carbon. Glow discharge plasma in Ar sharply decreased catalytic activity, and the reaction then predominantly occurred on centers localized on neutral Pt particles, whereas centers on positive Pt particles were blocked. The state of the substrate (silica gel) did not change under the action of plasmas of both kinds.     

Ce0.63Zr0.37MnxO2复合氧化物在CH4选择性催化还原NO反应中的研究

以Ce0.63Zr0.37MnxO2复合氧化物(OSM)为载体,Pt为活性组分,制备Pt质量百分含量为1%的催化剂。考察了OSM中Mn含量对CH4催化还原NO反应的性能,并利用XRD和H2-TPR对催化剂进行了表征。结果表明Pt/OSM催化剂在有氧条件下对CH4催化还原NO具有较好的催化活性,Mn含量为10%和15%的OSM制备的催化剂活性最好。XRD结果表明,Ce0.63Zr0.37MnxO2复合氧化物以固熔体形式存在,且Pt高度分散于载体上。H2-TPR结果表明,Pt/OSM2和Pt/OSM3催化剂具有较强的可还原性能,而Pt/OSM1和Pt/OSM4催化剂的可还原性能较弱。     

Pt and Pt–Ru nanoparticles decorated polypyrrole/multiwalled carbon nanotubes and their catalytic activity towards methanol oxidation

Conducting polymer composite films comprised of polypyrrole (PPy) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) [PPy–CNT] were synthesized by in situ polymerization of pyrrole on carbon nanotubes in 0.1 M HCl containing (NH₄)S₂O₈ as oxidizing agent over a temperature range of 0–5 °C. Pt nanoparticles are deposited on PPy–CNT composite films by chemical reduction of H₂PtCl₆ using HCHO as reducing agent at pH = 11 [Pt/PPy–CNT]. The presence of MWCNTs leads to higher activity, which might be due to the increase of electrochemically accessible surface areas, electronic conductivity and easier charge-transfer at polymer/electrolyte interfaces allowing higher dispersion and utilization of the deposited Pt nanoparticles. A comparative investigation was carried out using Pt–Ru nanoparticles decorated PPy–CNT composites. Cyclic voltammetry demonstrated that the synthesized Pt–Ru/PPy–CNT catalysts exhibited higher catalytic activity for methanol oxidation than Pt/PPy–CNT catalyst. Such kinds of Pt and Pt–Ru particles deposited on PPy–CNT composite polymer films exhibit excellent catalytic activity and stability towards methanol oxidation, which indicates that the composite films is more promising support material for fuel cell applications.