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.     

化学修饰电极的研究XVIII,四苯基钴卟啉化学修饰玻碳电极的热处理及其对氧的催化还原

本文研究四苯基钴卟啉化学修饰玻碳电极的热处理,经热处理的这种电极[(PCo/GC)h]具有对氧催化还原的异常高的稳定性和活性.在纯O2饱和的0.05mol.L^-^1H2SO4溶液中经循环伏安(CV)扫描3000次(100mV/s),其催化活性未见明显降低.研究了热处理温度(500-1000℃)对(PCo/GC)h电极电催化性能的影响.用紫外可见光谱对热处理产物的结构进行了分析.用CV法及旋转圆盘电极研究了O2在(PCo/GC)h电极上电催化反应动力学,测定了速率常数.在该电极上O2的还原反应为二电子还原成H2O2的不可逆过程.     

热解二氧化钛/聚苯胺制备高效非贵金属氧还原电催化剂

为了克服传统Pt系催化剂价格昂贵、稳定性差的缺点,采用热解新型Ti O2/聚苯胺(PANI)复合物的方法合成了Ti O2/C催化剂.用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜、循环伏安法和线性扫描伏安法等方法研究了热处理和PANI复合比例对复合物的形貌、成键、晶相组成及氧还原性能的影响.结果表明,PANI与Ti O2间存在相互作用,可以抑制Ti O2的团聚和锐钛矿向金红石的转变.热处理制得Ti O2/C的氧还原活性随着PANI载体含量增加先升高后降低,PANI和Ti O2质量比为35/100时,催化剂的氧还原活性最高.同时,循环伏安和时间-电流曲线测试表明,已制备的复合材料在催化氧还原反应进行时具有较好的稳定性.     

空心ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的室温合成及氧还原催化性能

室温条件下,在含有Zn2+的溶液中,以空心结构的MnO2作为前驱体,使用NaBH4作为还原剂,合成了尖晶石型的ZnMn2O4纳米空心球和纳米空心立方体. 通过XRD,SEM,TEM,BET等测试手段对合成产物的结构、形貌、组成、表面性质进行了表征. 实验结果表明,所制备的空心结构ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的尺寸在400?600 nm, 空心结构的壳层是由5?6 nm颗粒紧密堆积而形成,厚度约为40 nm. 将所制备的纳米ZnMn2O4空心结构应用于氧还原（ORR）反应中,研究了其在碱性溶液中的氧还原电催化性能,结果显示,相对于ZnMn2O4纳米空心立方体,ZnMn2O4纳米空心球在氧还原反应中表现出较大的电流密度和高的电子转移数 (n=3.5), 具有较好的氧还原电催化性能,有望成为一种新型的氧还原电极电催化剂.     

碱性溶液中空气电极催化剂Co-N/C的研究

采用简单热处理方式制备了空气电极用氧还原电催化剂Co-N/C(800),利用线性电位扫描、控电流极化曲线及单电池测试等方法评价Co-N/C(800)的氧还原反应(ORR)催化活性。结果表明:该催化剂在碱性溶液中(1 mol/LNaOH)对ORR有很好的催化活性,起始氧还原电位约为0.04 V(vs.Hg/HgO);在室温及空气气氛条件下,以Co-N/C(800)制备的空气电极在7 mol/L NaOH溶液中时性能最佳,在电极电位为-0.6 V(vs.Hg/HgO)时电流密度达100 mA/cm2;自制的空气电极与纯锌片所组装的锌-空气电池,以7 mol/L NaOH为电解液,在电池过电位为0.8 V时,电流密度超过了100 mA/cm2,催化性能优于常规MnO2催化剂;同时进行了单电池放电测试,放电平台保持在1.25～1.30 V且性能稳定。     

Fe_3O_4纳米棒和Fe_2O_3纳米线的热氧化制备与表征

以铁单质和草酸溶液为原料,将0.75mol/L的草酸溶液滴在铁片上,于空气中200~600℃范围内加热1h,制备了Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行表征,并研究了反应温度对产物形貌的影响.结果表明,在200~500℃下空气中反应1h在铁片上直接生长出矩形截面的多晶的立方相Fe3O4纳米棒,其直径范围约为0.5~0.8μm.当反应温度为600℃,得到的产物为六方相的Fe2O3纳米线.研究表明,C2H2O4对纳米棒的形成起关键作用,并提出了可能生长机理.     

Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征

以铁单质和草酸溶液为原料,将0.75mol/L的草酸溶液滴在铁片上,于空气中200-600℃范围内加热1h,制备了Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线,用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对产物进行表征,并研究了反应温度对产物形貌的影响.结果表明,在200-500℃下空气中反应1h在铁片上直接生长出矩形截面的多晶的立方相Fe3O4纳米棒,其直径范围约为0.5-0.8μm.当反应温度为600℃,得到的产物为六方相的Fe2O3纳米线.研究表明,C2H2O4对纳米棒的形成起关键作用,并提出了可能生长机理.     

气体燃料化学链燃烧技术中的溶胶凝胶Ni基氧载体研究

高性能氧载体是实现具有CO2富集特性的化学链燃烧技术的关键。选用Ni(NO3)2和Al(OC3H7)3为主要原料,匹配合适的实验操作参数,通过溶胶 凝胶法制备了NiO/NiAl2O4氧载体,其中60%NiO含量、1300℃烧结6h的该种氧载体物化指标较好。在热重分析上研究了NiO/NiAl2O4氧载体与甲烷/空气的还原 氧化反应性,利用XRD、SEM和BET对反应前后的氧载体进行表征。结果表明,制备的氧载体具有良好的还原 氧化反应循环能力。随着循环次数的增多,每次还原阶段被还原的程度缓慢加深,每次氧化阶段被氧化的程度逐渐下降,且还原加深幅度和氧化下降的幅度均逐渐减小,整体上其循环反应性呈缓慢增加的趋势。循环反应过程中,氧载体颗粒间无任何烧结,仍然保持为多孔结构。这些结果初步证明采用溶胶凝胶法制备的NiO/NiAl2O4氧载体具有实现气体燃料化学链燃烧技术的可行性。     

Co3O4/C催化氧还原反应的活性及机理

采用液相控制沉淀法制备了平均粒径约为10nm的C03O4/C催化剂,运用X射线衍射和透射电镜对催化剂进行了表征,通过循环伏安法和线性扫描伏安法测试了催化剂催化氧还原反应的性能.结果表明,在酸性条件下,C03O4/C对氧还原反应具有电催化活性.利用Koutecky-Levich理论计算得到了交换电流密度为1.1×10-9...     

制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响

以MoO3为前驱体,在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化反应制备了Mo2C催化剂,用XRD和BET进行了表征. 以二苯并噻吩/环己烷溶液为模型反应物,评价了制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响. 结果表明,在还原碳化温度为675 ℃,恒温保持150 min的合成条件下可制得高纯度的a-Mo2C催化剂,该催化剂表现出了较高的加氢脱硫活性,用质量分数为0.6%的二苯并噻吩/环己烷溶液为反应物,反应压力3.0 MPa,反应空速8 h-1,反应温度330 ℃实验条件下的二苯并噻吩加氢脱硫转化率达到了73.29%. 随还原碳化温度的升高和恒温保持时间的延长,制备的碳化钼催化剂的比表面积下降,表面积炭增多,引起其二苯并噻吩加氢脱硫活性的下降. 适当增大制备过程中还原碳化气体空速,有利于还原碳化反应过程中C、 O之间局部规整反应的进行,并对其二苯并噻吩加氢脱硫活性有明显的促进作用. 实验确定的还原碳化气体空速以1.8×104h-1为宜.     

交联聚苯乙烯树脂固载甲酰基的微波辅助还原

在微波照射的相转移催化(MI-PTC)条件下,3种甲酰基功能化的交联聚苯乙烯树脂——对甲酰基苯氧基甲基树脂、对甲酰基-2-甲氧基苯氧基甲基树脂和对甲酰基-3-甲氧基苯氧基甲基树脂固载的甲酰基被NaBH4还原,得到相应的3种苄羟基功能化的树脂——Wang树脂、Sasrin树脂和新型的对苄羟基-3-甲氧基苯氧基甲基树脂.考察了溶剂、相转移催化剂等因素对反应的影响,优化的反应介质为THF/H2O混合溶剂,相转移催化剂为苄基三羟乙基氯化铵(BTHAC).然而,在传统加热和微波辐射条件下,最有效混合溶剂的配比有所不同.在水浴加热条件下,最有效的反应溶剂为12 mL THF+3 mL H2O;而在微波加热的条件下,最有效的反应溶剂却是3 mL THF+12 mL H2O.在优化的溶剂、催化剂条件下,微波功率为60 W时,高分子固载的甲酰基30 min之内几乎被定量地还原成羟基.与传统加热方式比较,MI-PTC还原聚苯乙烯固载甲酰基可以大大缩短反应时间,提高反应效率,是一种进行高分子化合物官能团转化的良好方法.     

微波固相法制备ZnCl2/MCM-41催化剂及其催化性能

采用微波固相法、普通加热法和溶剂分散法等不同方法制备了ZnCl2/MCM-41催化剂,以XRD、FT-IR和TG-DSC等表征手段,比较了不同方法制备的催化剂中ZnCl2在分子筛表面的存在状态.XRD测定结果表明,微波固相法和溶剂分散法制备的样品可使ZnCl2完全分散于MCM-41分子筛表面,而加热法制备的样品中仍存在ZnCl2的晶相衍射峰.FT-IR、DSC和原子吸收光谱的测定结果表明,微波辐射可使ZnCl2与分子筛表面羟基发生固态相互作用形成O－Zn－Cl活性位,具有更加温和的Lewis酸性.考察了不同方法制备和不同ZnCl2负载量的催化剂在月桂烯与丙烯醛Diels-Alder反应中的催化性能,与普通加热法制备的催化剂相比,微波固相法与溶剂分散法制备的催化剂具有更好的催化活性和选择性,但微波固相法制备催化剂更为简单.     

微波热解法制备Cu/Cu2O纳米材料

在二乙二醇溶剂体系中利用微波介电加热分解醋酸铜前体,进一步还原得到Cu2O和Cu纳米粒子以及Cu/Cu2O核壳结构。 采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和紫外吸收光谱测试技术对产物的形貌、结构和组成进行了研究,结果表明,得到的Cu/Cu2O核壳结构直径为500 nm左右。 对比实验研究了不同聚合度乙二醇系列溶剂、反应时间以及表面活性剂或配位剂对产物形貌、组成的影响,表明低聚合度乙二醇和长的反应时间有利于醋酸铜还原形成铜。     

微波场中甲烷部分氧化制合成气 Ⅰ.Ni/La_2O_3催化剂在微波场中的升温行为及催化活性

微波场中甲烷部分氧化制合成气Ⅰ．Ｎｉ／Ｌａ２Ｏ３催化剂在微波场中的升温行为及催化活性毕先钧段爱红（云南师范大学化学系，昆明６５００９２）王真洪品杰戴树珊（云南大学化学系，昆明６５００９１）关键词微波，甲烷，合成气，氧化镍，氧化镧分类号Ｏ６４３近年来，...     

微波场中T型分子筛的合成及晶化研究

研究了微波场中T型分子筛的结晶过程。考察了微波加热体系中合成参数如合成时间、溶胶组成、反应压力和模板剂用量对分子筛晶化的影响。微波加热的主要优点是减少合成时间,无模板剂的溶胶在普通加热条件下的晶化时间需要120 h,而在微波场中则仅需要20～25 h。另一方面,由于微波的快速加热特性促进了稳定相钙十字沸石的生成,从而减小了次稳定相T型分子筛的结晶区间。在未添加模板剂条件时,100 ℃下微波水热合成T型分子筛的结晶区间为：20≤n_SiO2/n_Al2O3≤22和0.31≤ n_M2O/n_SiO2≤0.33(其中M₂O=Na₂O+K₂O, n_Na/n_K=3和n_M2O/n_SiO2=11.70)。在普通加热和微波加热合成体系中,添加模板剂均能扩大结晶区间,同时还可以进一步减少合成时间。     

Ce_2Mo_3O_(12)超微粒子的制备及催化性能

以硝酸铈和钼酸铵为原料 ,采用溶胶 -凝胶法和微波加热技术制备了Ce2 Mo3 O12 超微粒子催化剂 ,使用DTA -TG ,IR ,XRD以及BET比表面测试等表征手段 ,考察了制备条件对复合氧化物超微粒子形成 ,晶相和比表面积的影响 .同时 ,测试了该样品对甲苯选择性氧化制苯甲醛反应的催化性能 .结果表明 :制备Ce2 Mo3 O12 超微粒子的适宜条件为 :初始溶液pH =1.0 ,柠檬酸 / (铈 +钼 )摩尔比等于 0 .4 ,在此条件下制得的干凝胶 ,经微波加热处理后 ,粒子的比表面积为 35 .8m2 /g ,粒径约为 4 0nm .在由甲苯气相选择氧化制苯甲醛的反应中表现出较好的催化活性     

Preparation and optimization of the MnCo2O4 powders for low temperature CO oxidation using the Taguchi method of experimental design

Research on Chemical Intermediates - The MnCo2O4 powders were prepared using a coprecipitation method and employed in low temperature CO oxidation. The preparation parameters in the coprecipitation...     

Novel hollow microspheres MnxCo3−xO4 (x = 1, 2) with remarkable performance for low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH3

Journal of Sol-Gel Science and Technology - Hollow microspheres MnCo2O4 and CoMn2O4 have been synthesized by a facile solvothermal route followed by pyrolysis of the carbonate counterparts and...     

Microwave synthesis of hybrid inorganic-organic porous materials: phase-selective and rapid crystallization

Microwave synthesis of two porous nickel glutarates was compared with conventional hydrothermal synthesis. The cubic nickel glutarate, [Ni20(C5H6O4)20(H2O)8] x 40 H2O (1), was synthesized by conventional electrical heating in several hours or days, depending on synthesis temperature. Crystallization was greatly accelerated by microwave irradiation, in which more stable, tetragonal nickel glutarate, [Ni22(C5H6O4)20(OH)4(H2O)10] x 38 H2O (2), was formed within a few minutes, suggesting the efficiency of the microwave technique in the synthesis of porous hybrid materials. The cubic phase 1 is formed preferentially at low pH, low temperature, and especially under conventional electrical heating. In contrast, the tetragonal phase 2 is obtained favorably at high pH, high temperature, and especially with microwave irradiation. This work demonstrates that the microwave method provides not only the very fast synthesis of a hybrid material, but also the possibility to discover a new porous hybrid material not yet identified by conventional hydrothermal synthesis. The hydrothermal formation of metal-organic hybrid materials in a matter of minutes is an important step towards developing commercially viable routes for producing this valuable class of materials.     

Covalent hybrid of spinel manganese-cobalt oxide and graphene as advanced oxygen reduction electrocatalysts

Through direct nanoparticle nucleation and growth on nitrogen doped, reduced graphene oxide sheets and cation substitution of spinel Co(3)O(4) nanoparticles, a manganese-cobalt spinel MnCo(2)O(4)/graphene hybrid was developed as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline conditions. Electrochemical and X-ray near-edge structure (XANES) investigations revealed that the nucleation and growth method for forming inorganic-nanocarbon hybrids results in covalent coupling between spinel oxide nanoparticles and N-doped reduced graphene oxide (N-rmGO) sheets. Carbon K-edge and nitrogen K-edge XANES showed strongly perturbed C-O and C-N bonding in the N-rmGO sheet, suggesting the formation of C-O-metal and C-N-metal bonds between N-doped graphene oxide and spinel oxide nanoparticles. Co L-edge and Mn L-edge XANES suggested substitution of Co(3+) sites by Mn(3+), which increased the activity of the catalytic sites in the hybrid materials, further boosting the ORR activity compared with the pure cobalt oxide hybrid. The covalently bonded hybrid afforded much greater activity and durability than the physical mixture of nanoparticles and carbon materials including N-rmGO. At the same mass loading, the MnCo(2)O(4)/N-graphene hybrid can outperform Pt/C in ORR current density at medium overpotentials with stability superior to Pt/C in alkaline solutions.