酸处理石墨化碳载体对燃料电池催化剂性能的影响

通过1700 ℃高温处理XC-72CB得到石墨化碳黑(GCB), 并采用酸处理对GCB碳载体进行官能团修饰. 透射电子显微镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱的结果显示, 酸处理后GCB的石墨化程度增加; N₂吸附-脱附结果证明GCB比表面积减小, 微孔数量减少; 热重分析结果表明, GCB热稳定性增强; 红外光谱和拉曼光谱结果显示, GCB表面引入了含氧官能团, 并同时保持了GCB的有序化结构. 采用循环伏安(CV)法和线性扫描伏安(LSV)法测试了不同预处理后催化剂的电化学性能, 表明其电化学活性表面积(ECSA, 75.25 m²/g)和质量比活性(MA, 0.093 A/mg)均高于商业Pt/C(JM)催化剂. TEM结果表明, 使用经过浓硫酸和浓硝酸混合酸处理的GCB(简称OGCB)作为载体得到的Pt/OGCB平均粒径为2.28 nm, 略小于商业Pt/C(JM)催化剂(约2.5 nm); 经5000周电化学循环伏安测试后, Pt/OGCB的电化学活性表面积衰减17.3%, 质量比活性衰减29.5%, 而Pt/C(JM)的ECSA衰减达到25.1%, MA衰减达到42.5%.     

一种基于胆固醇的荧光小分子胶凝剂的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种含7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑基(7-Nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)的胆固醇衍生物(NBD-C), 考察了其在30种溶剂中的胶凝行为. 实验结果表明, NBD-C对乙腈具有很强的胶凝作用, 且该凝胶体系具有显著的剪切触变性. 对干凝胶的显微分析发现, 在不同溶剂中, NBD-C具有不同的聚集结构. 红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(¹H NMR)和荧光光谱研究结果表明, 除了胆固醇的范德华堆积作用之外, 分子间氢键作用也是该化合物聚集的重要驱动力.     

芘在玻璃基片表面的单层组装及其对有机铜盐的选择性传感

将多环芳烃芘经含三乙基四胺结构的连接臂化学单层组装于玻璃基质表面, 制备了一种荧光薄膜材料. 荧光测量结果表明, 醋酸铜、酒石酸铜、柠檬酸铜等有机铜盐可以显著猝灭薄膜荧光, 而且猝灭过程可逆; 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等无机铜盐对薄膜荧光影响不大; 醋酸锌、醋酸铅、醋酸钴、醋酸镍等其它醋酸盐对有机铜盐的检测影响轻微. 荧光寿命测定表明, 醋酸铜对上述薄膜荧光的猝灭遵循静态猝灭机制.     

一种含芘葡萄糖衍生物的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种荧光活性小分子胶凝剂——芘磺酰基-丙二胺-葡萄糖(PSDAPG), 考察了其在36种常见溶剂中的胶凝行为. 结果发现, PSDAPG可使其中16种溶剂胶凝. 对癸醇, PSDAPG表现出罕见的超级胶凝能力, 室温下最低胶凝浓度(MGC)达7.0×10-4 g·mL-1. 此外, PSDAPG还是一种既可胶凝水又可胶凝有机溶剂的双性胶凝剂. 扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)和荧光光谱研究表明,在不同溶剂中, PSDAPG具有不同的聚集结构, 除了芘基之间的疏水π-π堆积作用外, 氢键作用是PSDAPG自发形成三维网络结构的重要驱动力. 实验研究还表明, 溶液态和凝胶态的PSDAPG荧光光谱均同时呈现芘的单体荧光和激基缔合物荧光光谱特征, 但两者的光谱形貌差异显著. 随凝胶的形成, 体系单体荧光发射增强, 激基缔合物荧光发射减弱,表明形成的三维网络结构阻碍了PSDAPG中芘单元的运动性, 使得以Birks途径形成激基缔合物的效率降低.     

钴-聚吡咯-碳载PtNi燃料电池催化剂的制备及应用

采用脉冲微波辅助化学还原合成新型载体钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)负载PtNi催化剂.利用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构和形貌,此外,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)等方法测试了催化剂的电化学活性及耐久性. PtNi/Co-PPy-C催化剂的金属颗粒直径约为1.77 nm,催化剂在载体上分布均匀且粒径分布范围较窄. XRD结果显示, PtNi/Co-PPy-C中Pt(111)峰最强, Pt主要是面心立方晶格.CV结果显示,其电化学活性面积(ECSA)为72.5 m²·g^-1,明显高于商用催化剂Pt/C(JM)的56.9 m²·g^-1.为进一步考查催化剂耐久性,电化学加速5000圈耐久性测试后, PtNi/Co-PPy-C颗粒发生明显集聚, ECSA衰减率和0.9 V下比质量活性衰减率分别为38.2%和63.9%.此外,采用有效面积为50 cm²的单电池用于评价自制催化剂的性能,发现在70 ℃且背压为50 kPa时电池的性能最好,此时自制PtNi/Co-PPy-C催化剂制备膜电极(MEA)的最大功率密度达到523 mW·cm^-2.可见自制催化剂的电化学性能高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.