电沉积制备MnO2催化剂及其在微生物燃料电池中的应用

通过电沉积的方法获得了一种具有均匀孔隙结构的海绵状二氧化锰催化剂,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了所制备材料的表面形貌、结构及元素构成和赋存价态,采用线性伏安扫描(LSV)法对电沉积材料的电化学性能进行分析,考察其催化氧还原反应的活性,最后以合成的材料为阴极催化剂,构建微生物燃料电池系统,考察其在微生物燃料电池中的应用效果。结果表明,以电沉积二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度为975.6 mW/m~2,是以商业二氧化锰为阴极催化剂的电池的1.7倍;这表明作为一种经济、高效、环境友好的阴极氧还原催化剂,电沉积法制备的二氧化锰为实现阴极催化剂的低成本制备以及微生物燃料电池放大化推进提供了新的研究途径。     

用乙二胺四乙酸和Pt(NO3)2制备Pt/C催化剂及其形成机理

在用Pt(NO3)2作前驱体制备Pt/C催化剂时,乙二胺四乙酸(EDTA)的存在能有效地降低Pt粒子粒径并改善其分散度。发现加入EDTA不能与Pt2+配位形成络合物,而是通过静电作用将Pt2+包裹起来,使生成的Pt粒子不易团聚,得到的Pt/C催化剂中Pt粒子的平均粒径为3 nm,而且分布均匀,因此,得到的Pt/C催化剂对甲醇氧化有很好的电催化活性和稳定性。     

直接甲酸燃料电池Pd阳极催化剂及其电催化稳定性

直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Pd阳极催化剂对甲酸氧化具有很好的电催化活性, 但电催化稳定性较差, 因此, 对Pd催化剂电催化活性和稳定性的影响原因和机理的研究已经成为DFAFC阳极催化剂的研究重点, 本文综述了DFAFC中Pd催化剂和Pd基复合催化剂的研究和发展概况. 主要介绍了Pd催化剂的优缺点、稳定性及提高稳定性的方法和机理等, 为Pd催化剂和Pd基复合催化剂的实际应用奠定基础.     

磷钨酸对甲酸在碳载Pd催化剂上电氧化的促进作用

利用X射线能量色散(EDS)谱、X射线衍射(XRD)谱和电化学等技术研究了电解液中磷钨酸(PWA)对直接甲酸燃料电池(DFAFC)中甲酸在碳载Pd(Pd/C)催化剂上电氧化的促进作用. 研究结果发现, 因吸附的PWA能促进甲酸在Pd/C催化剂上的脱氢而加速了甲酸的电氧化. 这种促进作用与PWA的浓度有关, 当PWA的浓度低于0.15 mg/mL时, 该促进作用随PWA的浓度的增加而增加; 当PWA的浓度高于0.15 mg/mL时, 过多吸附的PWA会覆盖过多Pd/C催化剂的活性点而使其电催化性能随PWA的浓度增大而降低. 因此, 当电解液中PWA的浓度为0.15 mg/mL时, Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能最好.     

直接甲酸燃料电池炭载Pd阳极催化剂的稳定性

用X射线衍射和电化学方法研究了在甲酸溶液中浸泡一段时间后的Pd/C催化剂的结构和电催化性能, 发现在甲酸溶液中浸泡15 d后, Pd/C催化剂中Pd粒子的相对结晶度由1.73增加到3.34, 平均粒径由4.4 nm降低到1.8 nm, 对甲酸氧化的电催化活性和稳定性降低, 甲酸氧化的峰电流密度由9.3 mA/cm2降低到6.7 mA/cm2. 这可能是由Pd/C催化剂中的Pd在甲酸中会有一定的溶解和Pd/C催化剂能催化分解甲酸引起的.     

硅钨酸修饰碳载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能

用络合还原法合成了用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)中阳极碳载Pd(Pd/C)催化剂, 并研究了电解液中的硅钨酸(SiWA)对甲酸在Pd/C催化剂电极上氧化的促进作用. 结果表明, SiWA不但能提高Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性, 而且能增加电催化稳定性. 这种促进作用与SiWA浓度有关. 当SiWA浓度为0.40 g·L-1时, 促进作用最佳. 当SiWA浓度大于0.40 g·L-1时, 由于过多的SiWA吸附在Pd/C催化剂上而覆盖了部分Pd活性位点, 反而会降低促进作用. 另外, 由于SiWA在Pd/C催化剂上的吸附, 降低了CO的吸附量, 提高了Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化稳定性, 也促进了甲酸通过直接途径氧化.     

微生物燃料电池非生物阴极催化剂的研究进展

在微生物燃料电池（MFC）中,以氧为电子受体具有很多优点,但氧阴极还原的反应动力学慢,会造成阴极电势的损失。 因此,提高阴极对氧还原的电催化活性和降低催化剂的价格是MFC非生物阴极催化剂的研究重点之一。 本文综述了近年来MFC中非生物阴极氧还原催化剂的研究进展。 重点讨论了贵金属Pt、过渡金属大环化合物以及金属氧化物催化剂对氧还原的电催化活性。 其中,非贵金属氧化物及过渡金属大环化合物催化剂具有良好的性能,而且价格低廉,有望成为MFC非生物阴极Pt基催化剂的替代催化剂。     

磷钨酸对甲酸在碳载Pt催化剂上电氧化的促进作用

用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学等测试技术研究了电解液中的磷钨酸(PWA)对甲酸在碳载Pt(Pt/C)催化剂电极上氧化的促进作用。 结果表明,PWA不但能提高甲酸在Pt/C催化剂电极上氧化的电催化活性,而且也能提高其电催化稳定性。 这种促进作用与电解液中PWA的浓度有关,当电解液中PWA的质量浓度为0.10 g/L时,这种促进作用最佳。 这主要是由于电解液中PWA质量浓度＞0.10 g/L时,吸附到电极表面的PWA的量太多,占据了Pt/C催化剂电极中Pt表面的部分活性位点,从而降低了催化剂的电催化性能。     

表面改性炭材料在微生物燃料电池中的应用(英)

研究了在空气阴极微生物燃料电池中修饰方法如硝酸处理和硝酸-氨水酸碱等对XC-72R作为阴极氧还原催化剂催化活性的影响,并且使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、Boehm滴定法和X射线光电子能谱(谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征.FTIR测试证明硝酸处理可引入含氧基团氨水处理可引入含氮基团.另外,还测试了含有不同表面官能团的XC-72R对氧还原的活性,并将其作为阴极催化剂用在MFC中,测试了电池性能.实验表明,经酸碱修饰的XC-72R作为空气阴极MFC的催化剂具有很好的应用前景.     

直接甲酸燃料电池的研究进展

近年来,直接甲酸燃料电池(DFAFC)的研发取得了很大的进展,已有报道用Pd作阳极催化剂的DFAFC的最大能量密度为0.25 W/cm²,很接近于以氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC),表明DFAFC有很好的发展前景。 综述了DFAFC的研究进展、甲酸电氧化机理、阳极复合催化剂性能提高的原因和机理。DFAFC存在的主要问题,并对其发展进行了展望。