炭载Ir金属催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

利用乙醇-水二元体系制备含质量分数为30%Ir的碳载Ir(Ir/C)催化剂.X射线衍射(XRD)谱和电化学测试分别表明,该催化剂Ir粒子的平均粒径约为2.2 nm.在NaC lO4电解液中,Ir/C催化剂对氨氧化的电催化活性与纯Ir催化剂的相似,但稳定性有明显增加.同时,NH3氧化的电流密度与NH3浓度呈现良好的线性关系,有望在定电位电解型NH3传感器中得到应用.     

用改进液相还原法制备炭载Pd催化剂

研究了用改进液相还原法制备用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)的炭载Pd(Pd/C)阳极催化剂制备方法,研究发现在滴加还原剂NaBH4之前,在PdCl2溶液中滴加NaOH溶液后,制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度均比不加NaOH的小.而且Pd粒子的平均粒径和相对结晶度与加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比有关.在未加NaOH时制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度分别为20.2 nm和6.29,当加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比为10时得到的Pd粒子的平均粒径和相对结晶度适中,分别为6.7 nm和3.45,因此,制得的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性均要比其它NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比时制得的Pd/C催化剂要好.且该制备方法简单,具有潜在的应用前景.     

用改进液相还原法制备Pd/C催化剂

研究了用改进液相还原法制备用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)的炭载Pd(Pd/C)阳极催化剂制备方法,研究发现在滴加还原剂NaBH4之前,在PdCl2溶液中滴加NaOH溶液后,制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度均比不加NaOH的小。 而且Pd粒子的平均粒径和相对结晶度与加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比有关。 在未加NaOH时制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度分别为20.2 nm和6.29,当加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比为10时得到的Pd粒子的平均粒径和相对结晶度适中,分别为6.7 nm和3.45,因此,制得的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性均要比其它NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比时制得的Pd/C催化剂要好。 且该制备方法简单,具有潜在的应用前景。     

络合还原法制备碳载钯纳米粒子及其电催化甲酸氧化

应用柠檬酸钠络合还原法制备了粒径小、分布均匀的碳载Pd纳米粒子(Pd/C).由于柠檬酸钠的络合作用,有效地降低了Pd粒子在形成过程中的团聚.经过简单的热处理调控Pd粒子大小,发现随热处理温度的升高,Pd粒子直径由初始的2.7 nm增大到5.8 nm左右.电化学测试表明Pd/C的Pd粒子尺寸越小,电催化甲酸氧化的质量比活性越高,但如当Pd粒径较大,则催化剂呈现出更高的面积比活性.Pd粒径为3.6 nm的催化剂,其电催化甲酸氧化的稳定性最好.     

石墨烯载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

用石墨烯(G)代替Vulcan XC-72炭(XC)作Ir的载体制备石墨烯载Ir(Ir/G)催化剂. 电化学的测量结果表明, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于XC炭载Ir(Ir/XC)催化剂. X射线衍射(XRD)谱测量结果表明, Ir/G和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径相似. 拉曼光谱的测量结果表明, G的石墨化程度和电导率高于XC. 因此, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于Ir/XC催化剂. 氨在Ir/G催化剂电极上氧化的电流密度与氨浓度呈很好的线性关系曲线, 相关系数R为0.99557. 因此, Ir/G催化剂电极可作为电流型电化学氨传感器的工作电极.     

用NH4F络合还原法制备的炭载Pd催化剂对甲酸分解的催化性能和甲酸氧化的电催化性能

直接甲酸燃料电池(DFAFC)的两大问题是炭载Pd(Pd/C)催化剂对甲酸氧化的电催化稳定性不好和Pd催化剂能催化甲酸分解。发现用NH4F络合还原法制备的NH4F修饰Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性要比Pd/C催化剂好大约20%,电催化稳定性也要稍优于Pd/C催化剂。在120 s内和30℃下,甲酸在Pd/C催化剂上分解产生38 mL气体,但在NH4F修饰Pd/C催化剂上基本上不分解,因此NH4F修饰主要能抑制Pd催化剂催化分解甲酸的能力,而且又能在一定程度上提高Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能。     

固相反应制备的Pt/C催化剂对乙醇氧化的电催化活性

用固相反应法制备了Pt/C催化剂(Pt/C(s))，并研究了该催化剂对乙醇氧化的电催化活性. XRD和TEM测量表明， Pt/C(s)中Pt的平均粒径为3.8 nm，结晶度为2.38，远小于用传统的液相还原方法制得的Pt/C催化剂(Pt/C(l))的平均粒径(8.5 nm)和结晶度(5.56).因此, Pt/C(s)对乙醇的电催化氧化性能远好于液相还原法制得的Pt/C(l).     

Pt/C催化剂对乙醇电氧化的粒径效应

利用有机溶胶方法, 通过控制溶剂挥发温度制备了具有不同粒径大小的Pt/C催化剂. 制得的Pt/C催化剂中, Pt粒子具有非常优异的均一性和良好的分散度. 电化学研究表明, 对于乙醇的电催化氧化, Pt/C催化剂存在着明显的粒径效应. 当Pt粒子粒径为3.2 nm时, Pt/C催化剂对乙醇的电催化氧化的质量比活性最佳. X射线光电子能谱(XPS)的研究显示, Pt/C催化剂对乙醇氧化的粒径效应与其零价Pt含量以及Pt粒子的比表面积密切相关.     

大孔碳载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

分别以大孔炭(MC)和Vulcan XC-72炭黑(XC)为载体,制备了Ir/MC和Ir/XC催化剂。 在用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱对催化剂表征的基础上,用电化学技术研究了2种炭载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能,发现氨在Ir/MC催化剂电极上,氧化峰峰电流密度比在Ir/XC催化剂电极上大38.7%左右,而且电催化稳定性明显好于Ir/XC催化剂。 由于Ir/MC和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径和相对结晶度相似,因此,这只能归结于MC有大的孔径和孔率及高的石墨化程度引起的高电导率。 所以MC是一种比XC更好的催化剂的炭载体。     

二氧化钛载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

用同一方法制备了Ir含量相同而载体TiO2-晶体结构不同的TiO2-载Ir（Ir/TiO2）催化剂,研究了TiO2-晶体结构对Ir/TiO2催化剂对氨氧化的电催化性能的影响,发现具有金红石结构的TiO2-载Ir（Ir/TiO2-R）催化剂对氨氧化的电催化性能远好于具有锐钛矿型结构的TiO2-载Ir（Ir/TiO2-A）催化剂。 物理化学和电化学的表征揭示了Ir/TiO2-R催化剂对氨氧化的电催化性能好的可能原因归结于Ir纳米粒子在TiO2-R上的均匀分布。     

Preparation of Ultrafine and High Dispersion Pd/C Catalyst and Its Electrocatalytic Performance for Formic Acid Oxidation

A carbon supported Pd(Pd/C) catalyst used as the anodic catalyst in the direct formic acid fuel cells(DFAFC) was prepared via the improved complex reduction method with sodium ethylenediamine tetracetate(EDTA) as stabilizer and complexing agent.This method is very simple.The average size of the Pd particles in the Pd/C catalyst prepared with the improved complex reduction method is as small as about 2.1 nm and the Pd particles in the Pd/C catalyst possess an excellent uniformity.The Pd/C catalyst shows a high electrocatalytic activity and stability for the formic acid oxidation.     

不同载量Ir/C催化剂对氨氧化的电催化性能

研究电流型电化学氨气传感器阳极碳载Ir(Ir/C)催化剂电催化NH3氧化性能.实验表明,在NaC lO4中性电解液中,Ir/C催化剂对NH3氧化的电催化性能与Ir载量有关.其中以Ir载量为10%(by m ass)的Ir/C催化剂的电催化性能最好,稳定性和灵敏度也最高.此外,NH3在不同载量的Ir/C催化剂上电催化氧化的电流密度与NH3浓度均呈现出良好的线性关系,此类Ir/C催化剂在电流型电化学氨气传感器中可望有良好的应用前景.     

Electrochemical Oxidation of Ammonia on Ir Anode in Potential Fixed Electrochemical Sensor

Ir catalyst possesses a good electrocatalytic activity and selectivity for the oxidation of NH3 and/or NH4OH at Ir anode in the potential fixed electrochemical sensor with the neutral solution. Owing to the same electrochemical behavior of NH3 and NH4OH in a NaClO4 solution, NH4OH can be used instead of NH3 for the experimental convenience. It was found that the potential of the oxidation peak of NH4OH at the Ir/GC electrode in NaClO4 solutions is at about 0.85 V, and the current density of the oxidation peak of NH4OH is linearly proportional to the concentration of NHaOH. The electrocatalytic oxidation of NH4OH is diffusion-controlled. Especially, Ir has no electrocatalytic activity for the CO oxidation, illustrating that CO does not interfere in the measurement of NH4OH and the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution, and the anodic Ir catalyst possesses a good selectivity. Therefore, Ir may have practical application in the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution.     

炭载Pd-Fe合金催化剂的制备及电催化氧还原活性

研究了用NH4Cl作配位剂的配位还原法来制备的Pd-Fe/C催化剂,发现由于NH4Cl能与Pd形成配合物,使Pd Cl2的还原电位负移,与Fe Cl3的还原电位接近,从而在低温下制备得到了高合金化程度的Pd-Fe/C催化剂。XPS表征结果表明:Pd与Fe形成合金后,Pd的电荷密度的减少,增加了Pd0的含量。因此,得到的Pd-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性比用相同方法制得的Pd/C催化剂高,而且该催化剂对甲醇氧化没有电催化活性。     

炭载Pd-Fe合金催化剂的制备及电催化氧还原活性

研究了用NH₄Cl作配位剂的配位还原法来制备的Pd-Fe/C催化剂,发现由于NH₄Cl能与Pd形成配合物,使PdCl₂的还原电位负移,与FeCl₃的还原电位接近,从而在低温下制备得到了高合金化程度的Pd-Fe/C催化剂。XPS表征结果表明:Pd与Fe形成合金后,Pd的电荷密度的减少,增加了Pd⁰的含量。因此,得到的Pd-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性比用相同方法制得的Pd/C催化剂高,而且该催化剂对甲醇氧化没有电催化活性。     

Ir/CNTs催化剂的制备及对氨的电催化氧化

分别以碳纳米管(CNTs)和XC-72活性碳为载体制备了Ir/CNTs和Ir/C催化剂. X射线衍射(XRD)结果显示, CNTs拥有更高的石墨化程度. 电化学研究结果表明, 与Ir/C催化剂相比, Ir/CNTs对氨氧化具有更高的电流密度、更低的起始氧化电位和更好的稳定性. 同时, Ir/CNTs催化剂对氨检测的线性范围更宽, 灵敏度更高, 检出限更低.