多重栾晶钯颗粒的可见光简易合成及对乙醇的电催化氧化

以氯化钯(PdCl₂)为金属前驱体, 乙醇为还原剂, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂和导向剂, 利用普通市售节能灯产生的光热作用, 辅助制备多重栾晶钯纳米颗粒。用HRTEM、FFT、PXRD、XPS、UV-Vis和FT-IR等技术对产品的形貌、晶体结构、光学性质和稳定性进行了表征, 并通过循环伏安法研究了多重栾晶Pd修饰玻碳电极对乙醇的电催化氧化活性。结果表明, 多重栾晶钯结构的形成依赖于光和热的协同作用。该材料的表面等离子共振吸收峰在可见光区域, 对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。     

多重栾晶钯颗粒的可见光简易合成及对乙醇的电催化氧化（英文）

以氯化钯(Pd Cl_2)为金属前驱体,乙醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂和导向剂,利用普通市售节能灯产生的光热作用,辅助制备多重栾晶钯纳米颗粒。用HRTEM、FFT、PXRD、XPS、UV-Vis和FT-IR等技术对产品的形貌、晶体结构、光学性质和稳定性进行了表征,并通过循环伏安法研究了多重栾晶Pd修饰玻碳电极对乙醇的电催化氧化活性。结果表明,多重栾晶钯结构的形成依赖于光和热的协同作用。该材料的表面等离子共振吸收峰在可见光区域,对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。     

中空介孔三氧化钨微球载钯催化剂的甲酸氧化电催化性能

采用喷雾干燥法和焙烧处理制备中空介孔三氧化钨微球(HMTTS),在其表面进一步负载活性成分Pd,得到纳米Pd/HMTTS复合催化剂. 采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对催化剂的形貌和晶型结构进行了表征. 结果表明,Pd纳米粒子为面心立方晶体结构,均匀地分布在HMTTS表面. 采用循环伏安和计时电流法研究了在酸性溶液中Pd/HMTTS 催化剂对甲酸的电催化氧化性能,结果表明Pd/HMTTS 催化剂比普通的三氧化钨载钯催化剂(Pd/WO₃)对甲酸呈现出更高的电催化氧化活性和稳定性.HMTTS独特的中空介孔结构和表面特性以及氢溢流效应有利于甲酸在钯表面的直接脱氢氧化过程的发生.     

直接乙醇燃料电池阳极催化剂Pt-Ir-SnO2/C的制备与表征

采用改良的Bönnemann法合成了一系列Pt/C、Pt-Ir/C、Pt-SnO₂/C 和Pt-Ir-SnO₂/C 阳极电催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂晶型结构、表面形貌、粒径尺寸和表面电子结构进行了表征. 运用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)和电流密度-时间(j-t)曲线进行电化学测试, 研究了温度对乙醇电催化氧化活性的影响. XRD和TEM结果表明, Pt 纳米粒子均为面心立方结构且分散较均匀, 平均粒径为2-4 nm. 电化学结果表明, 上述催化剂随着温度的升高催化性能增强, 在相同条件下,Pt-Ir-SnO₂/C 催化剂的催化活性最佳. 通过阿仑尼乌斯公式计算结果得知, Ir 和Sn 的协同作用可以降低Pt-Ir-SnO₂/C 催化剂对乙醇氧化反应的活化能.     

纳米结构的钯与金-钯薄膜的制备及其电催化活性

应用电位扫描法将Pd(II)离子沉积到玻碳电极表面,形成纳米结构的金属钯薄膜电极.然后在酸性溶液中控制适当的阴极电位,使该薄膜电极的钯吸收足量的活性氢,进而以吸收的氢作还原剂将Au(III)离子还原,制得Au-Pd双金属薄膜电极.扫描电镜、循环伏安法等测试表明,该电极Au-Pd沉积层对乙醇的氧化具有很高的电催化活性.     

兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的制备、表征及其电化学性能研究

钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm2.     

兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的制备、表征及其电化学性能研究（英文）

钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m~2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm~2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm~2.     

金属钯插层类水滑石的制备及其电催化乙醇的性能研究

高性能的电催化剂对直接燃料电池的商业化应用有着至关重要的作用,目前的阳极材料还存在活性低、易中毒、成本高等问题。本研究以层状双氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)为载体通过浸渍法制备了新型纳米钯(Pd)催化剂,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体质谱仪、能谱仪、透射电子显微镜、循环伏安法测试、计时电流测试和电化学阻抗等方法对催化剂的结构和电催化性能进行了研究。结果表明,新制备的Pd/Mg-Al-LDHs仍然保持着LDHs的层状结构,循环伏安测试表明在碱性条件下,Pd/Mg-Al-LDHs比Pd/C有更好的电催化乙醇活性和抗中间产物中毒性能,且乙醇浓度、扫描速率和温度等因素对峰电流有着直接影响。计时电流测试表明在电催化乙醇的过程中Pd/Mg-Al-LDHs比Pd/C拥有更高的电催化活性和稳定性。电化学阻抗测试表明,Pd插层可显著改善Mg-Al-LDHs的导电性,并降低电催化过程中电荷转移阻力。     

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.     

钯原子修饰的金纳米颗粒乙醇氧化电催化剂

钯催化剂对碱性溶液的乙醇电催化氧化反应表现较好的催化活性. 本文通过简单的化学沉积法,将钯原子成功修饰到金纳米颗粒表面,制备的催化剂对乙醇电催化氧化反应表现出比钯更好的催化性能. 研究发现,钯原子不均匀地覆盖在金核表面,部分金原子暴露在外层. 制备的催化剂的峰电流密度是钯催化剂的4.6 倍,起始电势低100 mV. 该催化剂较好的催化性能可能归因于金核的电子效应和表面双功能电催化反应机制.     

Pd-Ag合金纳米线的可见光辅助简易合成及其对乙醇的电催化氧化

以硝酸钯和硝酸银为金属前驱体,乙醇和柠檬酸钠作为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂和导向剂,以普通市售白炽灯作为光源,采用简易可见光辅助液相法合成了Pd-Ag合金纳米线。通过FESEM、TEM、HRTEM、PXRD和UV-Vis等技术对样品的形貌、晶体结构和光学性质进行了表征,并通过循环伏安法和计时电流法研究了Pd-Ag合金纳米线修饰玻碳电极对乙醇的电催化氧化。与相同条件下制备的纳米钯材料相比,Pd-Ag合金纳米线具有更好的电催化活性、抗中毒性和稳定性。     

Pd-Ag合金纳米线的可见光辅助简易合成及其对乙醇的电催化氧化

以硝酸钯和硝酸银为金属前驱体,乙醇和柠檬酸钠作为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂和导向剂,以普通市售白炽灯作为光源,采用简易可见光辅助液相法合成了Pd-Ag合金纳米线。通过FESEM、TEM、HRTEM、PXRD和UV-Vis等技术对样品的形貌、晶体结构和光学性质进行了表征,并通过循环伏安法和计时电流法研究了Pd-Ag合金纳米线修饰玻碳电极对乙醇的电催化氧化。与相同条件下制备的纳米钯材料相比,Pd-Ag合金纳米线具有更好的电催化活性、抗中毒性和稳定性。     

Sonochemical Synthesis of Three-dimensional Aggregates of Pd Nanoparticles with High Electrocatalytic Activity Towards Ethanol Oxidation

Flower-like aggregates composed of （4.0±0.8） nm palladium（Pd） nanoparticles were prepared via ultrasonics in the palladium（Ⅱ） chloride（PdCl2） H2O/EtOH（5/1,volume ratio） solution with the addition of a quantity of poly（vinyl pyrrolidone）（PVP） and sodium dodecyl sulfonate（SDS）.The morphologies,crystal structures and the optical properties of the flower-like Pd nanostructures were characterized by X-ray diffraction（XRD）,X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）,scanning electron microscopy（SEM）,transmission electron microscopy（TEM）,selected area electron diffraction（SAED） and UV-visible absorption spectroscopy,respectively.The mechanism of sonochemical reduction of Pd（Ⅱ） ions was also investigated.The results show that the molar ratio of PVP to SDS affected the formation of the flower-like aggregates of Pd nanoparticles.Moreover,the electrocatalytic properties of Pd aggregates modified glassy carbon electrode for ethanol oxidation were also investigated by cyclic voltammetry（CV）.This material exhibits remarkable electrocatalytic activity for ethanol oxidation in 1 mol/L KOH and appears as a promising candidate to be applied in direct ethanol fuel cells.     

Performance study of palladium modified platinum anode in direct ethanol fuel cells: A green power source

The direct ethanol fuel cell is a green and renewable power source alternative to fossil fuels and produces less emissions compared to a combustion engine. Ethanol can be generated in great quantity from renewable resources like biomass through a fermentation process. Bio-generated ethanol is thus attractive fuel since growing crops for biofuels absorbs much of the carbon dioxide emitted into the atmosphere from the oxidation of ethanol. The platinum and palladium were co-deposited on graphite substrate by the galvanostatic technique and employed as anode catalyst for ethanol electrooxidation. The information on surface morphology, structural characteristics and bulk composition of the catalyst was obtained using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. The cyclic voltammetry (CV) were used for the estimation of the electrochemically active surface area (ECSA) of the synthesized catalysts in alkaline medium. The CVs for ethanol oxidation revealed superior catalytic activity of Pt–Pd/C compared to Pd/C and Pt/C. The effect of OH^? on ethanol oxidation at Pt–Pd/C catalyst was studied using cyclic voltammetry, quasisteady-state polarization, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The Pt–Pd/C catalyst shows good stability and enhanced electrocatalytic activity is ascribed to the synergistic effect of higher electrochemical surface area, preferred OH^? adsorption on the surface and palladium ad-atom contribution on the alloyed surface.     

钯氮共掺杂TiO2的制备与表征及其可见光催化活性

在空气气氛和N₂中热处理表面均匀分散有尿素和氯化钯的纳米管钛酸,制备了两个系列Pd/N共掺杂的TiO₂光催化剂,并对所得样品进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱和电子自旋共振等表征.结果表明,焙烧气氛对样品的形貌、晶体结构、光谱吸收、生成的氧空位浓度和可见光光催化性能的影响很大,其中在空气气氛中制备的样品光催化性能优于在N₂中制备的样品.在可见光(λ≥420nm)照射下,以丙烯为模型污染物考察了样品的光催化活性,发现在空气中400℃下焙烧的样品具有最佳的可见光催化活性.另外,讨论了Pd/N共掺杂TiO₂光催化剂具有可见光响应的机理,认为掺杂的Pd/N元素和制备过程中生成的氧空位是影响可见光催化性能的重要因素.     

Characterization of Pd/TiO2 embedded in multi-walled carbon nanotube catalyst with a high photocatalytic activity

Pd particles loading on TiO₂-embedded multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), MWCNTs, and TiO₂ particles were prepared via an impregnation method with palladium(II) chlorate solution followed by heat treatment at high temperature. To characterize the catalysts, BET surface area, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive X-ray, Fourier transform infrared spectroscopy and ultraviolet-visible spectroscopy were employed. The prepared catalysts were tested in degradation of methyl orange under visible light. Pd/TiO₂-MWCNTs catalyst demonstrates the highest photocatalytic activity, and the phase transformation from PdO to Pd0 phase takes place at heat treatment of embedded TiO₂. The nanoparticles size of TiO₂ can be decreased by introduction of MWCNTs species. Combining structural characterization with kinetic study results we could conclude that the superior catalytic performance could arise due to the Pd/TiO₂-MWCNTs catalyst’s structure.     

Enhanced Electrocatalytic Activity of Methanol and Ethanol Oxidation in Alkaline Medium at Bimetallic Nanoparticles Electrochemically Decorated Fullerene-C60 Nanocomposite Electrocatalyst: An Efficient Anode Material for Alcohol Fuel Cell Applications

Direct alcohol fuel cells (DAFCs) have been recently playing a pivotal role in electrochemical energy sources and portable electronics. Research in DAFCs has proceeded to engage major attention due to their high catalytic activity, long-term stability, portability, and low cost. Herein, we present a facile surfactant-free route to anchor bimetallic Pd−W nanoparticles supported fullerene-C₆₀ catalyst (Pd-W@Fullerene-C₆₀) for high-performance electrooxidation of alcohols (methanol & ethanol) for DAFCs applications. Structural, elemental composition, and morphological analysis of the proposed catalyst were carried out using UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX). Electrochemical properties such as electrochemical activity, electrochemical active surface area (ECSA), and long-term stability of the Pd-W@Fullerene-C₆₀ catalyst for ethanol and methanol oxidation in the alkaline medium were explored by using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and chronoamperometry (CA). Results revealed that the proposed catalyst showed enlarged ECSA, tremendous electrocatalytic activity, high poison tolerance limit, good reproducibility, and enhanced long-term stability as compared to the monometallic catalyst and commercially available catalyst (Pt/C) towards ethanol and methanol oxidation reaction. This enhanced potentiality of the Pd-W@Fullerene-C₆₀ catalyst is due to the synergistic effect of W−Pd nanoparticles and excellent electron kinetic from fullerene support material. These findings strongly suggest the Pd-W@Fullerene-C₆₀ catalyst as potential anode material for the alcohol oxidation reaction.     

树枝状钯纳米结构的控制合成及硝基苯加氢反应的催化活性

以氯钯酸为前驱体, 苯甲醇为还原剂和溶剂, 十六烷基吡咯烷酮(PVP)为稳定剂, 在微波辐射下制备了分散均匀、形貌均一的树枝状钯纳米结构. 产物用透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)进行了表征, 表明所制备的Pd纳米颗粒呈树枝状, 形貌单一, 分散均匀, 是由许多近似圆形的小颗粒自组装而成的二级结构. 对树枝状钯催化硝基苯加氢反应进行探究, 表明树枝状钯的催化活性比市售的钯碳催化剂的催化活性高.