NN型双齿半夹心Ru(Ⅱ)化合物:无受体脱氢环化合成喹啉和吡咯衍生物的催化剂

四个含NN型双齿配体的半夹心(η^6-p-cymene)Ru(II)化合物被成功制备.这四个化合物分别为(η^6-p-cymene)-Ru(C5H4N-C5H3N-OH)(1),(η^6-p-cymene)Ru(C5H4N-CH2-C5H4N)(2),(η^6-p-cymene)Ru(C5H4N-CH2-C5H3N-OH)(3)和(η^6-p-cymene)Ru(C5H4N-CH2-C5H3N-OCH3)(4).这些化合物通过核磁氢谱、碳谱和元素分析等手段表征,化合物2的结构被X射线单晶衍射证实.将这些化合物应用于催化氨醇与酮的环化反应,其中3的催化效率最高.在0.5mol%化合物3的存在下,制备了一系列喹啉和吡啶衍生物.     

化学电源制造工程研究生校内实践课程创新性教学探索

如何培养专业硕士的实践和创新能力是高等教育工作者不断探索的问题。本文以哈尔滨工业大学化学电源制造工程实践课程为例,针对该课程存在的问题,从教学手段、教学内容、教师队伍和评价体系四个方面进行课程改革。构建了研究生课内外全方位自主学习的教学体系,对有效利用实践课程提升学生的工程实践、创新及科研能力进行有益的探索。     

可见光诱导提升Pt/g-C3N4纳米片甲酸氧化性能的研究

以半导体材料类石墨氮化碳纳米片(g-C₃N₄纳米片)为载体,通过微波-多元醇法构筑了Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂. 通过TEM、XRD、XPS、紫外-可见吸收光谱等方法对Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂的粒径尺寸、组成、结构、光学等性质进行分析. 通过对比可见光照和暗室条件下的甲酸电氧化活性,Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂在可见光照射下展现出良好的催化性能. 该性能的提高一方面可能是由于g-C₃N₄纳米片在可见光照射下加速了电子从Pt转移给g-C₃N₄纳米片,Pt处于“电子匮乏”状态,可削弱CO与Pt之间的化学键能,减弱CO在Pt表面的吸附能力,促进了CO的氧化,提高了催化剂抗中毒能力;另一方面,g-C₃N₄纳米片在光照条件下分离出的空穴可有效氧化甲酸分子,提高甲酸氧化活性. 因此,可见光条件下可有效提高Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂甲酸催化氧化活性,这为直接甲酸燃料电池的发展提供了新思路.     

Pt/C和Pt/CNTs电极的电化学稳定性研究

采用恒电位氧化法研究了Pt/C和Pt/CNTs电极的电化学稳定性. 相同条件下, Pt/C电极的氧化电流大约为Pt/CNTs电极的2倍; 120 h氧化后, Pt/C电极Pt的电化学表面积下降了21.3%, 而Pt/CNTs电极仅下降了7.6%, 表明Pt/CNTs电极性能衰减较慢. X射线光电子能谱(XPS)分析表明, Pt/C的载体碳黑表面氧增加量大于Pt/CNTs中碳纳米管(CNTs)表面氧的增加量, 说明碳黑的被氧化程度较高, 电化学稳定性差; Pt的表面化学状态没有发生变化; 碳纳米管本身的抗电化学氧化性也大于碳黑. 所以, 载体的被氧化程度不同是两种电极性能衰减不同的主要原因之一, 并且排除了Pt表面状态的影响.     

不同直径碳纳米管的抗电化学氧化性

本文比较了由化学气相沉积法制备的不同直径(在100 nm以内)的多壁碳纳米管(CNT)的抗电化学氧化性.将CNT电极于1.2 V(vs.RHE)下电氧化120 h,记录氧化电流~时间变化曲线;X射线光电子能谱(XPS)分析氧化前后CNT的表面化学组成.结果表明,随着CNT直径的减小,其氧化电流降低,但其中以为10~20 nm的CNT电极氧化电流最小,表面氧的增量也最小,即被氧化的程度最低,抗电化学氧化性最强.根据不同直径CNT的缺陷位、不定型碳的丰度和碳原子的应力能,分析了其抗电化学氧化性差异的原因.     

LiBOB基电解液成膜性及其循环性能

通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶变换红外(FTIR)光谱研究了双乙二酸硼酸锂(LiBOB)基电解液在石墨表面的成膜性及其在常温(25 ℃)和高温(70 ℃)下对石墨循环性能的影响. 结果表明, LiBOB基电解液的成膜电位在1.7 V, 其中BOB-离子还原形成的草酸盐是固体电解质相界面(SEI)膜的有效成分之一. 电化学阻抗谱显示, 膜阻抗在循环过程中呈现减小趋势, 这有利于提高循环稳定性. 在常温和高温条件下, 石墨在该电解液体系中均表现出优于其在LiPF6基电解液体系中的循环性能.     

二甲醚电氧化及其阳极催化剂研究

Anode electro-catalysts for direct dimethyl-ether fuel cell (DDFC), Pt/C, PtRu/C (1∶1) and PtSn/C (3∶2), were prepared by chemical impregnation-reduction method with formaldehyde as the reductant. DME electro-oxidation and adsorption at Pt electrode and Pt electro-catalysts were investigated by Cyclic Voltammetry(CV), Quasi-steady state polarization and Gas Chromatography(GC). CV showed that there were two current peaks of DME electro-oxidation at Pt electrode around 0.8V (vs RHE); DME was adsorbed at Pt electrode more weakly and slowly than oxygen, methanol, even hydrogen; the onset potential of DME oxidation was 50mV less than that of methanol, and DME peak potential 110 mV lower, thus more advantageous for using in fuel cells than methanol. GC showed that small amount of HCHO was generated during DME electro-oxidation. The mechanism of DME electro-oxidation was proposed. Among the three electro-catalysts (Pt/C, PtRu/C and PtSn/C), Pt alloy catalysts, especially PtRu/C, showed a higher performance toward DME electro-oxidation, as in the case of methanol. Temperature experiments showed that both DME electro-oxidation and adsorption on Pt and Pt alloy catalysts were favored with increased temperature.     

碳纳米管电极上原位沉积Pt纳米颗粒

 本文利用原位离子交换法制备了碳纳米管(CNTs)载铂(Pt/CNTs)电极. X射线光电子能谱分析表明, Pt通过离子交换载于电化学功能化的CNTs表面. 扫描电镜照片显示, Pt高度分散于CNTs表面. X射线衍射分析表明, Pt的粒径约为4.0 nm. 离子交换法所制Pt/CNTs电极的电化学表面积和Pt的利用率均大于传统Pt/CNTs电极(Pt粒径约为2.5 nm), 其对氧还原的催化活性高于传统电极. 这归因于离子交换法所制电极的特殊结构,即Pt普遍载于电化学活性位上.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.