碳纳米管表面修饰程度对碳纳米管载Pt电催化性能的影响

比较了用不同温度的浓HNO₃处理的碳纳米管(CNTs)作载体的Pt(Pt/CNTs)对甲醇氧化的电催化活性. 结果表明浓HNO₃处理使CNTs表面修饰上的含氧基团对CNTs上沉积Pt粒子的平均粒径有较大影响. 表面修饰程度适当时, 制得的Pt/CNTs中Pt粒子较小, 因此, 对甲醇氧化的电催化活性较高. 而表面修饰程度过大, 易使Pt粒子团聚, 从而降低Pt/CNTs催化剂对甲醇氧化的电化学活性.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

三组Pt- Ru/C催化剂前驱体对其性能的影响

分别以三组不同的Pt和Ru化合物为前驱体, 采用热还原法制备了Pt-Ru/C催化剂, 比较不同前驱体对催化剂性能的影响；通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析. 结果表明以H₂PtCl₆+RuCl₃和自制(NH₄)₂PtCl₆+Ru(OH)₃为前驱体的催化剂Pt和Ru没有完全形成合金状态, 在Pt(111)和Pt(200)之间有Ru(101)存在；以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂未检测出Ru金属或其氧化物的衍射峰, Pt-Ru颗粒在载体上分散均匀, 粒径最小, 为3.7 nm. 利用玻碳电极测试了循环伏安、记时电流和阶跃电位曲线, 考核了上述催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响；结果表明：以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高, 循环伏安曲线峰电流密度达11.5 mA•cm^-2.     

碱性介质中甲醇在铂电极表面吸附和氧化的电化学原位FTIR反射光谱和EQCM研究

运用电化学循环伏安、原位FTIR反射光谱和石英晶体微天平(EQCM)等方法研究了碱性介质中甲醇在Pt电极表面吸附和氧化行为. 结果表明: 甲醇电氧化与溶液酸碱性有密切的关系. 酸性介质中甲醇在Pt电极上的CV曲线有两个正向氧化峰, 而碱性介质中只有一个正向氧化峰, 第二个氧化峰的消失可能是由于碱性介质中Pt电极在高电位下形成高氧化态的氧物种毒化其表面引起的. 碱性介质中甲醇解离吸附产物的数量比酸性介质的明显减少, 对甲醇氧化的第一个氧化峰表现出更高的电催化活性. 目前实验条件下, 原位FTIR反射光谱检测到: 碱性介质中甲醇电氧化的最终产物是CO₂和CO₃^2－, 反应中间体主要为HCOO^－物种. 从电极表面质量定量变化的角度提供了甲醇反应机理的新数据.     

凹形树突状PtCu纳米催化剂的合成及对甲醇的电催化

以邻苯二胺为表面活性剂,通过水热釜法一步制备凹形树突状PtCu双金属纳米催化剂(PtCu NCDs)。PtCu NCDs在电催化甲醇氧化(MOR)的应用中表现出非常高的活性和很强的抗有毒中间体作用。PtCu NCDs对于甲醇氧化的质量活性为(0.53 A·mg^-1 Pt)是商业Pt/C(0.26 A·mg^-1 Pt)的2.04倍。从比活性的CV曲线图对比发现PtCu NCDs(1.07 mA·cm^-2)是商业Pt/C(0.55 mA·cm^-2)的1.95倍。而且,PtCu NCDs(2.76)比商业Pt/C催化剂(1.02)表现出更高的I_f/I_b比值。这些优异的电催化活性可能归功于PtCu NCDs特殊的凹形树突状形貌。     

凹形树突状PtCu纳米催化剂的合成及对甲醇电催化的研究

以邻苯二胺为表面活性剂,通过水热釜法一步制备凹形树突状PtCu双金属纳米催化剂(PtCu NCDs)。PtCu NCDs在电催化甲醇氧化(MOR)的应用中表现出非常高的活性和很强的抗有毒中间体作用。PtCu NCDs对于甲醇氧化的质量活性为(0.53 A·mg^-1 Pt)是商业Pt/C(0.26 A·mg^-1 Pt)的2.04倍。从比活性的CV曲线图对比发现PtCu NCDs(1.07 mA·cm^-2)是商业Pt/C(0.55 mA·cm^-2)的1.95倍。而且,PtCu NCDs(2.76)比商业Pt/C催化剂(1.02)表现出更高的I_f/I_b比值。这些优异的电催化活性可能归功于PtCu NCDs特殊的凹形树突状形貌。     

Au/α-Fe2O3 催化剂存贮失活环境因素及机理分析

 采用沉积沉淀法制备了 CO 低温氧化催化剂 Au/α-Fe₂O₃, 通过 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、N₂ 吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱、H₂ 程序升温还原和 CO₂ 程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征, 探讨了在室温大气气氛下光线照射以及表面吸附等环境因素所导致的催化剂存贮失活及其作用机理. 结果表明, 经 110 ^oC 干燥的 Au/α-Fe₂O₃催化剂表面同时存在 Au³⁺和 Au^δ+ (0 ≤ δ ≤ 1) 物种, 且前者催化 CO 氧化的活性更高; 在室温大气气氛下, 紫外线照射会引起 Au³⁺的还原和 Au 颗粒的生长, 导致催化剂的不可逆失活. 此外, 空气中的 H₂O 和 CO₂ 可同时吸附在 α-Fe₂O₃的表面, 形成表面碳酸盐物种, 会引起催化剂的可逆失活.     

碳载体不同预处理方法对Pt/C电催化氧化甲醇性能的影响

本文分别用混酸水热法(HT)和混酸冷凝回流法(RF)对Vulcan XC-72R碳黑进行预处理,并进一步研究其作为Pt/C催化剂载体的性能。循环伏安实验发现,采用HT法、RF法和未预处理的碳黑作为载体的Pt/C催化剂电催化甲醇氧化的比质量活性(正扫峰电流)分别为1055、704和395 mA/mgpt,即采用HT法预处理碳载体的Pt/C催化剂具有最高的电催化活性,而且计时电流实验也表现出最好的稳定性。实验结果表明,碳载体的预处理方法对制得的Pt/C催化剂的性能具有关键性的影响,且水热法是一种效果较好的预处理碳载体的方法。     

碳载体预处理对CoTMPP/BP电催化剂氧还原性能的影响

采用微波加热合成法制备了CoTMPP/BP电化学氧还原催化剂。采用旋转圆盘电极(RDE)研究了BP2000碳载体经30% H₂O₂或6 mol·L^-1 HNO₃化学预处理后对催化剂氧还原催化活性的影响，并且在PEM燃料电池工作站上测试了不同CoTMPP/BP催化剂的燃料电池单电池性能。结果表明，碳载体经过化学预处理后催化剂性能有显著的提高，并且30% H₂O₂处理效果更好。采用IR、XRD和XPS进一步分析了载体化学预处理对催化剂活性影响的机理：IR结果表明预处理后载体表面羟基(-OH)等含氧基团增多；XRD分析表明900℃热处理后催化剂中有Co₃C(101)和金属态Co(111)结构出现；XPS分析表明碳载体预处理后N原子表面浓度以及组分N1和Co^Ⅲ相对比例升高，有利于Co-N4-C活性位的形成，然而组分N1，O1s Co^Ⅲ和Co^Ⅱ的结合能(BE)有所下降。     

纳米三氧化钨修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇氧化的电催化性能

采用表面修饰技术将碳纳米管(CNT)表面羧基化, 通过羧基将钨离子基团修饰到碳纳米管的外表面, 再通过高温焙烧处理将钨离子基团氧化成WO₃, 成功合成了纳米WO₃/CNT复合物, 进一步还原Pt 的前驱体而得到Pt-WO₃/CNT复合催化剂. 采用X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对样品的形貌和晶型结构进行了表征, 结果表明, Pt纳米粒子为面心立方晶体结构, 均匀地分布在WO₃修饰的碳纳米管表面. 采用循环伏安(CV)和计时电流法研究了在酸性溶液中Pt-WO₃/CNT催化剂对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明WO₃修饰的碳纳米管载铂催化剂比用混酸处理的碳纳米管载铂催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和更好的稳定性.     

Pt的氧化状态对甲醇氧化活性的影响

采用NaBH4还原法制备了XC-72碳黑负载的Pt电催化剂,并在化学还原后用H2O2处理部分催化剂以改变Pt的氧化状态,以期改善Pt活性中心上水的离解而提高催化活性.X射线光电子能谱结果表明,经H2O2处理的催化剂含有较多的氧化态Pt.通过循环伏安法和记时电流法考察了经处理和未经处理的催化剂在酸性条件下的甲醇氧化的催化...     

Bimetallic Cluster Provides a Higher Activity Electrocatalyst for Methanol Oxidation

The cluster complex Pt₂Ru₄(CO)₁₈ was used as a precursor to prepare a 60 wt% 1:2 Pt:Ru nanoparticles on carbon (PtRu/C) for use as an electrocatalyst for methanol oxidation. This bimetallic carbonyl cluster complex was found to provide smaller, more uniform bimetallic nanoparticle that exhibited higher electrocatalytic activity than a 60 wt% 1:1 Pt:Ru commercial catalyst from E-Tek. Using bimetallic cluster precursors simplifies the synthetic procedures by reducing the need for high temperature reduction and assures a more intimate mixing of the two different metals. Transmission electron microscopy (TEM) images of the catalyst obtained from the cluster precursor showed bimetallic nanoparticles having a narrow size range of 2–3 nm that were dispersed uniformly over the surface of the support. Images of the commercial catalyst showed particles 3–4 nm in diameter that tended to agglomerate near the edges of the carbon support particles. Cyclic voltammograms of methanol oxidation from the two catalysts showed significantly higher activity for the cluster-derived catalyst. The onset potential for methanol oxidation for the cluster-derived catalyst was approximately 170 mV lower than that of the commercial catalyst at 100 A/g Pt, and approximately 250 mV lower at 400 A/g Pt. ^* This report is dedicated to Prof. Günter Schmid on the occasion of his 70th birthday.     

壳聚糖修饰炭黑负载Pt-Au催化剂对甲醇氧化的电催化性能

以炭黑及自制的壳聚糖-炭黑(CHI-C)复合材料为载体,采用溶胶负载法制备了Pt_m＾Au/C及Pt_m＾Au/CHI-C催化剂(＾ 代表Au、Pt为分步负载,m代表Pt/Au原子比),通过紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、透射电镜及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征。利用循环伏安法和计时电流法分别测定了Pt-Au催化剂对甲醇电催化氧化反应的活性和稳定性,考查了Pt/Au原子比及CHI改性对电催化活性和稳定性的影响。结果表明,Pt_1.0＾Au/C具有最高的催化活性,炭黑中加入少量CHI能提高Pt_1.0＾Au/C催化剂的稳定性。     

碳载Pt和PtRu催化剂的甲醇电氧化比较

利用电化学方法对商用Pt/C和PtRu/C催化剂在酸性介质中的甲醇电氧化进行了比较研究.动电位和恒电位氧化实验结果皆表明PtRu/C比Pt/C对甲醇电催化活性高.PtRu合金的形成不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动.Ru与甲醇的相互作用为温度活化过程,需要较高的温度.     

甲醇在Pt/C和Pt/WO3/C电极上的电氧化

用液相还原法制备碳载Pt(Pt/C)和碳载Pt/WO3(Pt/WO3/C)催化剂.实验表明该催化剂中加入一定量的WO3后,其对甲醇的催化氧化活性和稳定性都有一定提高,并以Pt、W原子比为1∶1的催化剂性能最好.这是由于Pt催化剂中加入了WO3后,其电化学活性比表面积增大,并且降低了对CO吸附强度.     

High-loading Pt nanoparticles on mesoporous carbon with large mesopores for highly active methanol electro-oxidation

High metal-loading Pt/C electrocatalysts are important for the fabrication of thin-layered membrane electrode assemblies (MEAs). However, the preparation of high-loading Pt catalysts with a narrow size distribution of nanoparticles remains a challenge. Herein, ordered mesoporous carbon (OMC) with large mesopores (~15 nm) and a high surface area (1316.0 m² g^?1) was fabricated using a SiO₂ nanosphere array as a template. This material was developed to support a high loading of Pt nanoparticles (60 wt%) and was then used as an electrocatalyst for the methanol oxidation reaction (MOR). The prepared Pt/OMC contains Pt nanoparticles with an average size of ~1.9 nm that are uniformly dispersed on the mesoporous walls of the OMC. The Pt/OMC catalyst exhibits smaller Pt nanoparticle size, greater Pt dispersion, larger specific electrochemically active surface area (ECSA), and higher electrocatalytic activity for the MOR than the carbon black (Vulcan XC-72R)-supported Pt and the commercial Pt/C catalysts.     

片层WC/C的原位合成及其在甲醇氧化中的应用

以片层二硫化钨(WS2)为前驱体,氯化钠(Na Cl)为介质,CO为气体碳源,采用程序升温法一步合成片层碳化钨/碳复合材料(WC/C)。通过X射线衍射(XRD),X射线近边吸收谱(XANES)和扫描电镜(SEM)等一系列手段对样品的化学组成、形貌、结构等进行表征。研究发现,在高温渗碳过程中,不仅利用WS2的片层结构和Na Cl的锚定作用合成了具有薄层孔洞的WC,而且Na Cl和WS2金属面对碳膜生长的催化作用使WC表面覆有原位生长的碳膜,为电子传输提供了有效通道。将该材料作为载体材料进行电化学性能测试,结果表明:负载少量Pt后制得的Pt/WC/C电催化剂,在甲醇氧化反应(MOR)中表现出良好的电催化活性、稳定性及优异的抗CO中毒能力。     

Promoting effect of carbon functional groups in methanol oxidation on supported Pt catalyst

The contribution of carbon functional groups (CFG) to methanol oxidation at carbon-supported Pt catalysts is studied in this work. Platinum black, attached in a form of a thin layer to electrochemically treated glassy carbon (GC), is investigated as a model system. Impedance measurements reveal significant changes in capacitive response of GC anodically polarized in H₂SO₄ solution in comparison to unoxidized state. XPS analyses show the increased fraction of oxygen-containing CFGs upon electrochemical treatment of GC. The activity of Pt black attached to oxidized GC for methanol oxidation is more than two times larger in comparison to the catalyst attached to unoxidized GC. Increased activity is most likely due to the promotion of CO_ads removal by increased content of CFGs.     

Properties of Bulk In-Pt Intermetallic Compounds in Methanol Steam Reforming

Heterogeneous catalysts are often complex materials containing different compounds. While this can lead to highly beneficial interfaces, it is difficult to identify the role of single components. In methanol steam reforming (MSR), the interplay between intermetallic compounds, supporting oxides and redox reactions leads to highly active and CO₂-selective materials. Herein, the intrinsic catalytic properties of unsupported In₃Pt₂, In₂Pt, and In₇Pt₃ as model systems for Pt/In₂O₃-based catalytic materials in MSR are addressed. In₂Pt was identified as the essential compound responsible for the reported excellent CO₂-selectivity of 99.5 % at 300 °C in supported systems, showing a CO₂-selectivity above 99 % even at 400 °C. Additionally, the partial oxidation of In₇Pt₃ revealed that too much In₂O₃ is detrimental for the catalytic properties. The study highlights the crucial role of intermetallic In−Pt compounds in Pt/In₂O₃ materials with excellent CO₂-selectivity.