微波合成碳负载纳米铂催化剂及其对甲醇氧化的电催化性能

利用微波辐射快速加热含有XC—72碳的H2PtCl6的乙二醇混合液合成了碳负载的纳米铂,铂负载的质量分数在10％～20％,实验结果表明纳米铂粒子具有均匀的尺寸和形状,其平均粒径在3．6nm,并均匀地分散在纳米碳的表面,循环伏安和恒电位极化表明微波合成的Pt/C比以KBH4作为还原剂制备Pt/C和商业得到E-TEK Pt／C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更高的催化活性。     

微波合成PtRu/C纳米催化剂及其对甲醇电化学氧化性能

PtRu/carbon nanosized catalyst with PtRu loading of 26.4wt% (Rt∶Ru=1.0∶1.0～1.1) was rapidly synthesized by the microwave polyol process employing the ethylene glycol solution of H₂PtCl₆ and RuCl₃ as precursors in the presence of XC-72 carbon support. TEM observations demonstrated that microwave-prepared PtRu nanoparticles were narrowly distributed and highly dispersed on the carbon with an average size of 3.9 nm. Electrochemical experiments showed that microwave-synthesized PtRu/carbon catalyst exhibited very high catalytic activity for electro-oxidation of liquid methanol at room temperature.     

XC-72碳和碳纳米管负载PtRu纳米粒子的微波快速合成及其对甲醇的电化学氧化

利用微波辐射加热技术快速合成了XC-72碳和碳纳米管(CNTs)负载的PtRu合金纳米粒子,合金负载的质量分数为20%,Pt和Ru的原子比接近于1:1.透射电镜观察表明微波合成的PtRu合金纳米粒子具有细小的粒径和狭窄的尺寸分布,所合成的PtRu合金纳米粒子高度分散在XC-72碳和CNTs的表面,其平均粒径分别为3.3 nm和2.8 nm.电化学实验表明微波合成的PtRu/XC-72和PtRu/CNTs纳米催化剂比用湿化学方法以KBH₄还原制备的催化剂对甲醇的电化学氧化具有更高的催化活性.     

微波合成Pt/WC催化剂及其对甲醇的电催化性能

分别采用微波加热乙二醇还原法(MW)和浸渍还原法(IR)制备以碳化钨(WC)为载体的Pt/WC催化剂, 并分别标记为: MW-Pt/WC及IR-Pt/WC. 用XRD、SEM对两种方法制备的复合材料的结构与形貌进行表征. 循环伏安测试结果表明MW-Pt/WC催化剂在酸性条件下的甲醇氧化性能比IR-Pt/WC催化剂更优, 表现在同一电位下MW-Pt/WC催化剂具有更高的电流且其氧化起始电位负移约30 mV, 还具有更大的电化学比表面积. 此外计时电流法实验结果表明MW-Pt/WC催化剂的稳定性高于IR-Pt/WC催化剂.     

碳纳米管负载铂催化剂的制备及其对甲醇的电催化氧化研究

0引言Pt金属是直接甲醇燃料电池(DMFC)常用的催化剂犤1～3犦。为了尽可能减少Pt金属用量,提高Pt的分散度,人们总是选择具有高表面积的基质,如石墨、碳黑、活性碳、分子筛、质子交换膜等,作为Pt金属的载体犤3～5犦。最初,人们以为载体的作用仅仅是提供表面积和多孔气体扩散电极的骨架,使Pt微粒可以有更大的比表面积与反应物接触,但是现在普遍认为犤1犦,当Pt金属负载在活性炭上时,它们中的催化性能有一部分应归结于金属和载体之间的相互作用,因此,载体的形貌及物理化学性质直接影响着催化剂对甲醇的电催化氧化活性。碳纳米管(CNTs)由于…     

膨胀石墨负载纳米Pt催化剂的制备及其电催化性能

以天然鳞片石墨为基材,采用高氯酸插层氧化制备了膨胀石墨(EG),利用乙二醇液相还原法在其表面负载了Pt纳米颗粒;采用XRD、TEM、SEM及循环伏安曲线(CV)等手段对其形貌、结构及对甲醇的电催化性能进行了表征研究.结果 表明,Pt纳米颗粒的平均粒径为2.56 nm,均匀地分布在膨胀石墨载体表面,而片状结构的膨胀石墨载...     

WC/CNT纳米复合材料制备及其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, 再通过原位还原碳化技术, 将钨离子基团还原成碳化钨(WC)纳米微粒, 制备出WC/CNT纳米复合材料. 采用FTIR、XRD、SEM、HRTEM和N2吸附等分析测试手段对样品的形貌、晶相组成和微观结构特征进行了表征. FTIR和N2吸附结果表明, 硝化后, 在碳纳米管表面羧基化的同时比表面积增加; XRD结果表明, WC/CNT样品由碳纳米管、WC以及非化学计量比的氧化钨组成; SEM和HRTEM结果表明, WC纳米颗粒均匀地分散于碳纳米管的外表面,并与碳纳米管构成了复合材料. 采用循环伏安法测试了样品在碱性条件下对甲醇氧化的电催化性能, 结果表明, 复合材料对甲醇氧化的电催性能明显强于WC 和碳纳米管, 并在实验结果的基础上探讨了复合材料催化性能提高的原因.     

电化学制备二维“花状”Pt纳米结构及其对甲醇的电催化氧化

采用恒电流电化学技术在玻碳基底上制得二维"花状"Pt纳米结构(2D FPNs)样品,所用的电解液为HAuCl4+HClO4溶液,无需添加任何表面结构诱导的有机试剂,Pt纳米结构表面更"洁净",有较高的反应活性.扫描电子显微镜测试显示,2D FPNs样品是由球状纳米花构成,纳米叶子是构筑纳米花的最小单元.通过控制电沉积时间可调控球状Pt纳米花数的密度.高倍透射电子显微镜测试表明每个叶状纳米片沿着Pt(111)晶面定向生长.甲醇电催化氧化活性与电沉积时间有关.2D FPNs电极的甲醇的电催化活性稍高于商业Pt/C电极,却有更好的抗毒化能力,这可能归因于其特定的暴露晶面及表面的"洁净性".     

电化学合成Pt-Au复合催化剂及其对甲醇的电催化氧化

在ITO导电玻璃上, 采用循环伏安法制备Pt-Au复合催化剂. 通过扫描电镜(SEM), X射线能量色散谱(EDX), X射线衍射(XRD)及其电化学方法对催化剂样品进行了表征. SEM结果表明, Pt-Au复合催化剂的形貌近似球状粒子. 循环伏安法和计时电流法的测试结果表明, 复合催化剂中Au的加入有利于甲醇的电催化氧化, 并提高了Pt对甲醇氧化的抗毒化能力. 同时研究了复合催化剂中Au的不同含量对甲醇氧化的影响, 结果表明, 当 Pt和Au物质的量比为1.07∶1时, Pt-Au/ITO催化剂具有最佳的甲醇电催化氧化活性.     

碳载Ｐt—TiO2复合催化剂对甲醇氧化的电催化性能

报道了通过化学还原和溶胶－凝胶法制备不同组成的Pt-TiO2/C催化剂及其对甲醇的氧化反应，结果表明，该催化剂具有很好的电催化活性和稳定性，催化剂中的Ti和Pt的原子比为1／2时，催化剂的性能最好，在500℃下热处理后，催化剂的性能得以进一步的改善，这种催化剂有望能在DMFC中获得实际使用。     

脉冲微波辅助化学还原合成Pt/C 催化剂及其电催化氧还原性能

采用脉冲微波辅助化学还原法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C 催化剂. 通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征, 并利用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)和恒电位测量等方法评价了催化剂催化氧还原性能. 在此基础上制备了膜电极(MEA)并组装成单电池, 考察了制备的Pt/C 催化剂作为阴极催化剂材料的电催化性能. 结果表明, 脉冲微波辅助化学还原法是一种制备PEMFC催化剂的有效方法, 溶液pH值和微波功率对Pt 颗粒直径和分散有重要影响. TEM和XRD结果显示, 当溶液pH值为10 且微波功率为2 kW时, Pt 纳米粒子较均匀地分散在碳载体上, 粒径分布在1.3-2.4 nm之间, 平均粒径为1.8 nm. CV、LSV和恒电位测试结果表明, 该催化剂电化学比表面积(ESA)为55.6 m²·g^-1, 具有良好的催化氧还原反应活性和稳定性. 单电池测试结果表明, 在溶液pH值为10条件下, 微波功率为2 kW时制备的催化剂作阴极催化剂时, 单电池最高功率密度为2.26 W·cm^-2·mg^-1, 高于微波功率为1 kW时的最高功率密度(2.15 W·cm^-2·mg^-1)和Johnson Matthey催化剂的最高功率密度(1.89 W·cm^-2·mg^-1).     

高分散在氮掺杂碳纳米管表面铂纳米粒子的高效甲醇电氧化性能

以氮掺杂碳纳米管（NCNT）为载体,利用掺杂氮原子的锚定作用,通过微波辅助乙二醇还原法方便地将Pt纳米粒子高分散地固载于NCNT表面,制得了Pt/NCNT系列催化剂,对催化剂制备规律、电催化甲醇氧化反应（MOR）性能及构效关系开展了系统深入的研究。结果表明,随Pt负载量在18.2%~58.7%（w/w,下同）范围增加,Pt纳米粒子的粒径在2.2~3.7 nm范围相应地逐渐增大。单位质量催化剂的MOR催化活性先增加后急剧减小,在负载量为47.8%时达到最大。Pt的质量比活性在中等负载量（27.6%~47.8%）区间出现高值平台。该变化规律源于Pt纳米粒子的MOR催化活性在3 nm前后的明显差异,即<3 nm时活性差,>3 nm时活性优异。高负载量（58.7%）时活性的急剧下降源于Pt纳米粒子因团聚引起的Pt利用率的降低。     

高分散在氮掺杂碳纳米管表面铂纳米粒子的高效甲醇电氧化性能

以氮掺杂碳纳米管(NCNT)为载体,利用掺杂氮原子的锚定作用,通过微波辅助乙二醇还原法方便地将Pt纳米粒子高分散地固载于NCNT表面,制得了Pt/NCNT系列催化剂,对催化剂制备规律、电催化甲醇氧化反应(MOR)性能及构效关系开展了系统深入的研究。结果表明,随Pt负载量在18.2%~58.7%(w/w,下同)范围增加,Pt纳米粒子的粒径在2.2~3.7 nm范围相应地逐渐增大。单位质量催化剂的MOR催化活性先增加后急剧减小,在负载量为47.8%时达到最大。Pt的质量比活性在中等负载量(27.6%~47.8%)区间出现高值平台。该变化规律源于Pt纳米粒子的MOR催化活性在3 nm前后的明显差异,即3 nm时活性差,3 nm时活性优异。高负载量(58.7%)时活性的急剧下降源于Pt纳米粒子因团聚引起的Pt利用率的降低。     

Synthesis of Pt/C Electrocatalysts Under Protection of Glucose and Their Improved Methanol Electrooxidation Activity

Carbon supported Pt(Pt/C) electrocatalysts were prepared with glucose as protection agent and NaBH₄ as reductant. The Pt nanoparticles deposited on carbon support presented reduced size and well dispersity attributed to the protection effect of glucose. Glucose absorbed on the particle surface was readily removed by water washing without leading to agglomeration of the Pt nanoparticles. The as-prepared Pt/C electrocatalysts showed improved mass activity for methanol electrooxidation compared to the catalyst prepared without glucose protection. The improved performance is attributed to the larger electrochemical active surface area thus increased active sites on the Pt/C elctrocatalysts prepared under the protection of glucose.     

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.     

碳纳米管结构对碳纳米管载Pt催化剂电催化性能的影响

在制备单、双壁及不同管径的多壁碳纳米管(CNTs)的基础上, 用液相还原法把Pt沉积到单、双壁和管径不同的多壁CNTs上. 发现制得的CNTs载Pt(Pt/CNTs)催化剂对甲醇氧化的电催化活性随CNTs管径减小而增加. 这归结于管径小的CNTs的比表面积较大, 含氧基团多, 有利于提高Pt粒子分散度, 加上管径小的单壁CNTs具有更高的导电性, 这些因素都有利于提高Pt/CNTs催化剂对甲醇氧化的电催化活性.     

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).