碱性燃料电池Co-N/C复合催化剂的电化学性能

碳黑经过酸处理后再加入醋酸钴经氨气900 ℃热处理后, 以其制备的气体扩散电极在6 mol•L^―1 KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能得到大大提高. XRD物相分析表明: 碳粉中加入醋酸钴经氨气热处理生成了氮化钴(Co_5.47N). 通过极化曲线和交流阻抗方法对制备的气体扩散电极在空气中的性能进行了研究. 室温时在－0.2 V (vs. Hg/HgO)电位下, 未经处理的碳电极对氧还原基本没有电流产生; 用酸处理后的碳电极在空气中的电流密度提高到57 mA•cm^―2; 而Co-N/C复合电极在同样条件下电流密度可达170 mA•cm^―2, 交流阻抗显示氮化物的生成减小了氧还原反应的阻抗, 增强了对氧还原反应的电催化作用.     

纳米晶型MnCo2O4的微波加热法制备及其电催化性能

以Co和Mn的醋酸盐为原料,采用共沉淀法制得草酸盐前驱物,加入一定量微波吸波剂乙炔黑后,用微波进行热处理制得复合氧化物MnCo2O4.X射线衍射和扫描电镜结果表明,产物为纳米晶型,结晶良好,纯度较高,粒径为10~20nm且分布均匀.在室温下、空气气氛中,以6mol/L的KOH溶液为电解液测试了由MnCo2O4制备的空气扩散电极对氧还原反应的催化效果.极化曲线显示,在-0.2V(vsHg/HgO)电位下,氧还原反应电流密度达96mA/cm2.为显示微波加热法的优越性,用马弗炉煅烧制备了MnCo2O4,并对两种热处理方法所得产物的物化性能进行了比较.     

Fe, Co, Ni-聚合物-C复合催化剂的制备及对乙醇电催化氧化性能研究

采用模板聚合物与金属离子配位-碳粉负载-还原方法得到的纳米复合材料P-M-C (P为聚合物, M为Fe, Co, Ni金属纳米颗粒, C为碳粉XC72). 利用红外光谱(IR)对中间产物进行了表征, 结果表明所制物质为目标产物P; 透射电镜(TEM)结果表明Fe, Co, Ni纳米粒子粒径多数为20～30 nm, 部分在10 nm左右, 纳米粒子均匀地分散在聚合物P上; 扫描电镜的能谱(SEM-EDS)分析结果证实了Fe, Co, Ni三种元素的存在. 通过循环伏安和计时电流法研究表明, 碱性介质中P-M-C复合催化剂对乙醇电化学氧化具有高催化活性和稳定性; 反向高效液相色谱(HPLC)结果表明乙醇氧化后的产物部分为乙醛和乙酸的混合物.     

Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)电对在甲基磺酸体系中还原动力学的研究

采用循环伏安、极化曲线、交流阻抗等方法对甲基磺酸体系中Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)电对在Pt电极上的反应机制和Ce(Ⅳ)还原反应的动力学进行了研究。极化曲线分析表明,Ce(Ⅳ)还原反应是单电子过程,在低过电位下电荷传递电阻为129.1Ω.cm2。循环伏安结果显示:Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)电对在Pt电极上的反应是准可逆过程,计算得到Ce(Ⅳ)的扩散系数Dc为5.89×10-6cm2.s-1,标准速率常数k0=3.06×10-4cm.s-1。交流阻抗图谱表明,Ce(Ⅳ)在电解液中的扩散是制约电极反应速率的重要因素。     

SrRuO3阳极催化剂的制备及对乙醇电催化氧化性能研究

用溶胶凝胶法制备了钙钛矿型氧化物SrRuO₃，热重分析和X射线衍射分别对制备过程和产物进行了分析和表征。采用循环伏安、计时电流和交流阻抗方法测试了所得产物对常温下碱性介质中乙醇电化学氧化的催化性能。循环伏安曲线、计时电流和交流阻抗结果表明：在乙醇溶液中，阳极电流密度明显大于氢氧化钾溶液中的阳极电流密度，并且随着电极中SrRuO₃含量的增加，电流密度也大幅度增加，在乙醇溶液中，SrRuO₃电极的电荷迁移阻抗明显降低。SrRuO₃对乙醇电化学氧化具有良好的催化作用。     

应用于锌-空气电池的新型碳载钴-聚噻吩复合催化剂

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚噻吩复合物(Co-PTh/C)作为气体扩散电极氧还原催化剂。 通过扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱（SEM-EDX）、透射电子显微镜（TEM）等测试技术对催化剂进行表征。 结果表明,Co-PTh/C催化剂颗粒的粒径为10~30 nm,且分布均匀。 利用极化曲线、交流阻抗等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)对氧还原的催化性能。 此催化剂在碱性介质中空气气氛条件下,电极电位在-0.20 V(vs.Hg/HgO)时电流密度达到0.152 A/cm2,催化性能高于质量分数5%Pt/C,显示出优越的氧还原电催化性能。 采取催化层/集流体/扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。 电池以0.075 A/cm2进行恒流放电,放电电压为1.1 V且性能稳定。     

Co纳米颗粒的微乳法制备及对乙醇阳极氧化的催化性能研究

采用微乳法制备得到Co的纳米颗粒,X射线衍射和透射电镜分析显示产物平均粒径为15 nm,粒度分布均匀。用循环伏安、计时电流和交流阻抗方法测试了制备得到的Co纳米材料的电化学性能。实验结果表明,Co纳米颗粒对常温下碱性介质中乙醇的电化学氧化有显著的催化效果。     

应用于氧还原电极的新型Co-PAn-C复合催化材料

借鉴美国Los Alamos国家实验室报告的应用于燃料电池氧电极的新型Co-PPy-C (PPy, polypyrrole)复合物催化材料, 提出Co-PAn-C (PAn, polyaniline)复合材料可能对氧的电化学还原也具有催化活性, 并首次制备出Co-PAn-C复合催化材料. 发现Co-PAn-C对氧还原有显著的催化效果, 碱性介质中氧气气氛下, 电极电位为－0.2 V vs. Hg/HgO时电流密度达到128 mA•cm^－2, 性能也比较稳定. 初步研究了Co-PAn-C对ORR (oxygen reduction reaction)的催化机理, 可能是在结构中形成了Co-N活性位置, 影响了氧和反应中间产物在电极上的吸附和脱附过程.     

碳载钴酞菁催化剂的一步法制备及其在碱性条件下对氧的电催化还原

通过固相加热,一步合成了以VulcanXC-72(碳黑)为载体的碳载钴酞菁(CoPc/C)复合催化剂,其可用作空气电极的氧还原催化剂。通过X射线衍射、红外光谱等测试技术对催化剂进行了表征。利用极化曲线和交流阻抗(EIS)方法测试了其在碱性介质(6mol/LKOH)中对氧还原的催化性能。结果显示,得到的产物为CoPc/C复合物,平均粒径30nm。以磷酸处理的碳黑为载体,在600℃下制备的CoPc/C复合催化剂表现出最佳的催化活性。以其制备的电极在空气气氛下-0.03V(Hg/HgO)电位时即可产生明显氧还原电流,-0.2V时电流密度达90×10-3A/cm2。     

碳载钴酞菁催化剂的制备及其氧还原催化性能研究

研究了一种通过固相加热一步合成碳载钴酞菁复合催化剂(CoPc/C)的制备方法.通过XRD,IR对制备的催化剂进行了表征.结果显示,得到的产物为CoPc/C,平均粒径30nm.利用极化曲线和交流阻抗等电化学方法测试了其在碱性介质中对氧还原的催化性能.该催化剂在碱性介质中(6mol·L-1KOH)空气气氛下,氧还原的初始电位达到0V,电极电位为-0.10V vs·Hg/HgO时电流密度达到100mA·cm-2,有显著的氧还原电催化效果.对实验得到的极化曲线及交流阻抗数据进行拟合处理及计算,获得相关动力学参数.