碱性介质中氢氧化反应电催化剂的开发:从机理认识到材料设计

阴离子交换膜(AEM)燃料电池因具有使用非贵金属作为催化剂的优点而受到广泛关注.然而,在碱性体系中,AEM燃料电池中氢氧化反应(HOR)的反应动力学比在酸性介质中的慢两个数量级.针对HOR在碱中动力学缓慢的问题,有两种主要的理论来解释,(1)pH相关的氢结合能作为主要影响因素来控制HOR动力学的理论;(2)质子和氢氧根离子的吸附共同作为影响因子来控制HOR在碱性条件下的动力学的双功能理论.本文首先讨论了在碱性电解质中可能的HOR反应机理及其Tafel性能变化.除了传统的Tafel-Volmer和Heyrovsky-Volmer-HOR机理外,还讨论了最新提出的氢氧根离子吸附参与的HOR机理来说明在酸性和碱性介质中HOR机理的差异.然后,总结了具有代表性的碱性HOR催化剂(如贵金属、合金、金属间化合物、镍基合金、碳化物、氮化物等),简要介绍了它们相应的HOR反应机理,从而进一步理解在碱性介质中不同基元反应步骤给HOR性能带来的差异.最后,提出了一种未来设计HOR碱性催化剂的可行性方案,为今后碱性环境下的HOR催化剂设计提供参考.     

通过载体提高燃料电池催化剂的稳定性

Pt/C是目前质子交换膜燃料电池使用最广泛的一种催化剂,制约其实际应用的关键技术之一是稳定性,增强燃料电池催化剂稳定性研究一直是该领域的热点.本文结合作者课题组的研究工作,综述了通过改进载体材料来提高Pt基催化剂稳定性的一些方法,指出采用更稳定的载体材料以及发展与金属催化剂纳米颗粒有强相互作用的载体材料,是增强催化剂稳定性的努力方向.     

交联共聚物的红外光谱定量分析研究

交联共聚物由于具有不溶不熔性,定量分析方法非常有限,红外光谱分析可以用溴化钾压片制样,故不受此限制.文章用红外内标法测定了甲基含氢硅油-丙交酯交联共聚物中两组分的含量.以KSCN为内标物资,以2 100 cm-1处的强吸收峰为KSCN的定量峰.以1 750 cm-1的强羰基吸收峰为丙交酯的定量峰,二者的吸光度比值为I=ALA/AKSCN.丙交酯和内标物质KSCN的质量比即浓度比为C=MLA/MKSCN,以C对I作图,得内标工作曲线.实验结果表明在2/5＜MLA/MKSCN＜8/5范围内有较好的线性关系.只要加入适量的内标物质,使C值落在直线范围内,即可获得较为准确的分析结果.文章为交联共聚物以及其他共聚物组成的测定提供了一种简便易行的实验方法.     

红外光谱测定β-CD-氯菊酯包合物主-客体比的研究

氯菊酯 (P)是目前我国茶园允许使用的拟除虫菊酯仿生农药品种之一 ,有见光易分解的特点 ,将其制成环糊精包合物 (IC) ,可以增加其稳定性 ,从而减少用量、减少在茶叶等作物上残留量。包合比是包合物加工的重要参数之一。作者用饱和水溶液法制备了 β 环糊精 (CD) 氯菊酯包合物 ,并对其进行了红外光谱分析。结果显示主、客体各吸收峰的位置和强度均不因形成包合物而改变。首次用红外内标法测得 β CD 氯菊酯的包合比为 1∶1。所选内标物质为硫氰化钾 ,因为它仅在 2 10 0cm- 1 处有一个强吸收峰 ,以该峰为硫氰化钾的定量峰。以 5 80cm- 1 处 β CD的环振动特征吸收 ,为 β CD的定量峰。将硫氰化钾与 β CD以一定的质量比混合 ,进行红外光谱分析 ,建立内标工作曲线。为超分子主、客体比的测定提供了一种新的实验方法