MCl_x(M=Pd,Fe,Cr)对有序介孔碳的辅助合成及其负载Pt后的电催化性能

以MClx(M=Pd,Fe,Cr;x=2,3,3)为金属源,辅助合成有序介孔碳(OMC),以改善其负载Pt后的电催化性能.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试结果显示,适量PdCl2的引入并未破坏介孔碳的有序结构,由于经历有机碳的高温裂解,OMC-PdCl2主要以金属Pd为存在形式,较为均一嵌入OMC的骨架中,并在负载Pt的过程中与Pt形成二元催化剂.电化学氢吸附-脱附测试结果表明,Pt/OMC-MClx表现出优异的催化性能,电化学活性面积为Pt/OMC的2-4倍;其中Pt/OMC-PdCl2最佳,活性面积达120.2m2.g-1,Pt/OMC-CrCl3和Pt/OMC-FeCl3次之.此外,Pt/OMC-MClx还具有良好的催化稳定性,经100个循环测试后,依然保持较高的催化活性,仅衰减22%-40%,使得该材料在催化领域具有很好的应用前景.     

Pt纳米颗粒结合ZIF-67衍生的PtCo-NC催化剂用于醇类燃料电氧化（英文）

在本工作中,通过在氮气保护下热解Pt纳米颗粒结合的ZIF-67制备了由ZIF-67原位产生的氮掺杂碳负载Pt Co合金纳米颗粒组成的Pt Co-NC复合催化剂。通过X射线衍射,扫描电子显微镜,透射电子显微镜等物理表征手段研究了催化剂的结构和形貌,并测试了该催化剂对醇类燃料甲醇和乙醇氧化的电化学性能。与参比样Pt/C相比,Pt Co-NC催化剂的电催化活性与稳定性均得到了极大的提高,其优异的催化性能可以归因于抗一氧化碳中毒能力的提升和原位形成的Pt Co纳米颗粒和氮掺杂载体间的协同作用。     

质子交换膜燃料电池Pd修饰Pt/C催化剂的电催化性能

通过对Pt催化剂表面进行Pd修饰提高质子交换膜燃料电池阴极催化剂的氧还原反应(ORR)活性. 采用乙二醇还原法制备了不同比例的Pd修饰Pt/C催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 制备的催化剂贵金属颗粒粒径主要分布在1.75～2.50 nm之间, 并均匀地分散在碳载体表面. 循环伏安方法(CV)研究表明Pd修饰Pt/C催化剂的电化学活性面积低于传统的Pt/C催化剂. 但通过旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现, 制备的催化剂具有比传统Pt/C催化剂高的ORR活性.     

NiO增强Pt/C催化剂催化氧化甲醇活性的研究

本文基于NiO作为Pt催化甲醇助催化剂的思路,通过Pt纳米颗粒担载在NiO修饰的碳材料载体上制备了Pt/NiO-C催化剂,系统地研究了不同的NiO/C热处理温度对Pt粒径的影响,并重点探讨了Pt对NiO的质量比对催化氧化甲醇的影响。X射线衍射分析结果显示NiO和Pt均为立方晶系,且NiO的加入有利于主催化剂Pt形成较小的粒径,且经400℃热处理NiO修饰的C材料作为载体有利于Pt的有效分散。所获得的Pt/NiO-C催化剂的电化学活性在甲醇酸性溶液中通过循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)进行性能测试。CV测试结果显示以Pt/NiO重量比为4∶1的催化剂其电氧化甲醇活性最大,其峰值氧化电流密度达806 mA/mgPt,是Pt/C催化剂的1.64倍。CA测试结果显示Pt/NiO-C比Pt/C具有更好的抗CO中毒性能和稳定性。     

甲醇在Pt/C和Pt/WO_3/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.     

高活性甲醇氧化电催化剂Pt-Pd纳米合金的组分可控合成

Pt纳米粒子由于其本身独特的物理、化学性质以及能够同时促进氧化和还原反应,在工业生产和商业设备中(尤其在直接甲醇燃料电池中)广泛用作重要的电催化剂.然而,Pt作为贵金属在自然界中的含量极其稀少,价格昂贵;另外,甲醇氧化反应中产生的中间产物CO很容易市Pt纳米粒子中毒而失活.因此,迫切需要一种Pt用量少,催化性能高的材料.一制备高活性比表面积的Pt纳米颗粒,可以有效提高Pt利用率.另外,调控纳米粒子使其裸露特定的晶面、边、角以及缺陷也能有效提升催化性能.还可以采用Pt纳米粒子结合其它金属元素形成双金属合金,如,Pt-M (M = Pd,Au,Ag,Ru,Fe,Co,Ni,等)催化剂,可以在减少Pt元素用量的同时有效提升催化活性.在众多可供选择的元素中,Pd相对于Pt价格低廉,但两者具有相近的物理、化学性质以及较高的电催化性能,使Pt-Pd纳米合金呈现十分优异的电催化性能.研究表明,Pt-Pd纳米合金在酸性和CO环境中能有效催化有机小分子电氧化过程.另外,在酸性环境中,用Pd替代Cu,Ag,Co或Ni,可以有效减少催化剂的腐蚀.本文在乙二醇溶液中同时还原K2PtCl4和Na2PdCl4,在110 ℃C反应5 h制备出超细的Pt-Pd纳米合金.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及能谱仪(EDS)对合金进行表征,从而确定产物为尺寸4 nm左右的Pt-Pd纳米合金,且通过改变金属前驱体的投料比可以有效调控Pt-Pd合金组分(按元素比例分别表示为Pt1Pd3,Pt1Pd1,Pt3Pd1).采用循环伏安法、线性扫描伏安法以及计时安培法等多种手段测试样品在0.5 mol/L H2SO4和0.5 mol/L CH3OH的酸性环境中(50 mV/s)电化学性能,并与商业Pt/C进行比较.结果表明,合金的催化性能和组分密切相关,当Pt元素的含量为75%左右时,Pt-Pd纳米合金表现出最佳的催化活性和稳定性,其中Pt3Pd1的电催化质量活性可达商业Pt/C的7倍之多.我们把Pt-Pd纳米合金的催化性能对其组分的依赖性归结为甲醇氧化反应中的双官能团机制,反应中,Pt可有效催化甲醇脱氢产生Pt-CO,Pd则催化水脱氢形成Pd-OH.当Pd含量减少时,Pt表面的水脱氢反应只有在高电位才能发生,从而降低催化效率;而Pd含量过多,则会抑制Pt催化甲醇的脱氢反应,使催化效率大大降低.因此,只有适宜Pt/Pd比例,才能有效提升催化效率.     

NiPt/SBA-15纳米催化剂的制备及其催化水合肼分解产氢性能研究

本研究采用浸渍还原法制备了不同金属比例的NiPt双金属负载SBA-15（介孔二氧化硅）催化剂,对其催化水合肼脱氢性能进行了研究。研究结果表明,在催化剂的制备过程中Pt和Ni形成了合金,两种金属的电子协同效应可以有效地促进催化剂的催化性能,SBA-15与金属活性组分之间的相互作用有助于改善催化剂的催化性能和循环稳定性。Pt6Ni4/SBA-15催化剂催化水合肼脱氢的反应活化能为45.6 kJ/mol,TOF值为2123.3 h-1,优于大部分已经报道的催化剂。     

高活性甲醇氧化电催化剂Pt-Pd纳米合金的组分可控合成（英文）

Pt纳米粒子由于其本身独特的物理、化学性质以及能够同时促进氧化和还原反应,在工业生产和商业设备中(尤其在直接甲醇燃料电池中)广泛用作重要的电催化剂.然而,Pt作为贵金属在自然界中的含量极其稀少,价格昂贵;另外,甲醇氧化反应中产生的中间产物CO很容易市Pt纳米粒子中毒而失活.因此,迫切需要一种Pt用量少,催化性能高的材料.一制备高活性比表面积的Pt纳米颗粒,可以有效提高Pt利用率.另外,调控纳米粒子使其裸露特定的晶面、边、角以及缺陷也能有效提升催化性能.还可以采用Pt纳米粒子结合其它金属元素形成双金属合金,如,Pt-M(M=Pd,Au,Ag,Ru,Fe,Co,Ni,等)催化剂,可以在减少Pt元素用量的同时有效提升催化活性.在众多可供选择的元素中,Pd相对于Pt价格低廉,但两者具有相近的物理、化学性质以及较高的电催化性能,使Pt-Pd纳米合金呈现十分优异的电催化性能.研究表明,Pt-Pd纳米合金在酸性和CO环境中能有效催化有机小分子电氧化过程.另外,在酸性环境中,用Pd替代Cu,Ag,Co或Ni,可以有效减少催化剂的腐蚀.本文在乙二醇溶液中同时还原K_2PtCl_4和Na_2PdCl_4,在110°C反应5 h制备出超细的Pt-Pd纳米合金.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及能谱仪(EDS)对合金进行表征,从而确定产物为尺寸4 nm左右的Pt-Pd纳米合金,且通过改变金属前驱体的投料比可以有效调控Pt-Pd合金组分(按元素比例分别表示为Pt1Pd3,Pt1Pd1,Pt3Pd1).采用循环伏安法、线性扫描伏安法以及计时安培法等多种手段测试样品在0.5 mol/L H_2SO_4和0.5mol/L CH_3OH的酸性环境中(50 mV/s)电化学性能,并与商业Pt/C进行比较.结果表明,合金的催化性能和组分密切相关,当Pt元素的含量为75%左右时,Pt-Pd纳米合金表现出最佳的催化活性和稳定性,其中Pt_3Pd_1的电催化质量活性可达商业Pt/C的7倍之多.我们把Pt-Pd纳米合金的催化性能对其组分的依赖性归结为甲醇氧化反应中的双官能团机制,反应中,Pt可有效催化甲醇脱氢产生Pt-CO,Pd则催化水脱氢形成Pd-OH.当Pd含量减少时,Pt表面的水脱氢反应只有在高电位才能发生,从而降低催化效率;而Pd含量过多,则会抑制Pt催化甲醇的脱氢反应,使催化效率大大降低.因此,只有适宜Pt/Pd比例,才能有效提升催化效率.     

合成具有高氧还原反应催化活性的结构有序铂铁合金催化剂

为提高燃料电池用贵金属铂催化氧还原反应性能,采用改进的多元醇法制备不同金属比例的碳载铂铁合金催化剂（D-Pt₃Fe/C和D-PtFe/C）前驱体. 随后通过优化在惰性气体环境中的高温煅烧条件,将结构无序的合金结构转变为结构有序的合金催化剂（O-Pt₃Fe/C和O-PtFe/C）. 利用X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和X射线光电子能谱（XPS）对所制得催化剂进行结构表征. 结果发现,所制得催化剂的合金纳米颗粒尺寸分布均一（4 ~ 6 nm）,且均匀负载于碳载体上. 利用循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）对所制得催化剂进行电化学性能评估. 结果表明,O-PtFe/C的催化活性高于O-Pt₃Fe/C,其质量活性（271.54 mA•g^-1_Pt）和比活性（0.73 mA•cm^-2_Pt）分别是商业JM Pt/C催化剂的4.3倍和7.3倍. 两种结构有序铂铁催化剂催化氧还原反应活性均高于商业JM Pt/C催化剂.     

高分散的介孔碳载Pt纳米粒子的制备及其对乙二醇的电催化氧化性能

以二氧化硅溶胶为硬模板,嵌段聚合物F127为软模板,通过双模板法合成了高介孔比例、窄孔径分布的介孔碳(MC).进而经乙二醇还原法制备了高分散的MC载铂催化剂(Pt/MC).采用循环伏安、计时电流、线性扫描伏安和电化学阻抗谱法研究了硫酸溶液中乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电化学氧化行为.实验结果表明,Pt/MC催化剂对乙二醇的电催化氧化性能显著高于商业化炭黑XC72R载Pt(Pt/XC72R)催化剂.电化学阻抗谱分析进一步揭示,乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电氧化反应具有较低的电荷传递电阻.Pt/MC催化剂高的电催化活性可以归结于MC大的孔径和均一的介孔结构对电子传输和传质的促进作用.     

Ultrafine PtRu Dilute Alloy Nanodendrites for Enhanced Electrocatalytic Methanol Oxidation

Dilute alloy nanostructures have been demonstrated to possess distinct catalytic properties. Noble-metal-induced reduction is one effective synthesis strategy to construct dilute alloys and modify the catalytic performance of the host metal. Herein, we report the synthesis of ultrafine PtRu dilute alloy nanodendrites (PtRu NDs, molar ratio Ru/Pt is 1:199) by the reduction of Ru^III ions induced by Pt metal. For the methanol oxidation reaction, PtRu NDs showed the highest forward peak current density (2.66 mA cm⁻², 1.14 A/mg_Pt) and the best stability compared to those of pure-Pt nanodendrites (pure-Pt NDs), commercial PtRu/C and commercial Pt/C catalysts.     

Pt/Au原子比对活性炭负载Au-Pt直接甲酸燃料电池阴极催化剂性能的影响

制备了不同Pt/Au原子比的活性炭负载Au-Pt催化剂(Au-Pt/C),研究了Au/Pt原子比对Au-Pt/C催化剂氧还原电催化性能和抗甲酸性能的影响.结果表明,与Au/C催化剂相比,Au-Pt/C具有更好的电催化性能.当Pt/Au原子比从0/50增加到2/48时,Au-Pt/C催化剂表现出良好的氧还原电催化性能和抗...     

Pt–M (M=Fe,Co, Ni and Cu) electrocatalysts synthesized by an aqueous route for proton exchange membrane fuel cells

Nanostructured Pt–M (M=Fe, Co, Ni, and Cu) alloy catalysts synthesized by a low temperature (70 °C) reduction procedure with sodium formate in aqueous medium have been investigated for oxygen reduction in sulfuric acid and as cathodes in single proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). The Pt–M alloy catalysts show improved catalytic activity towards oxygen reduction compared to pure platinum. Among the various alloy catalysts investigated, the Pt–Co catalyst shows the best performance with the maximum catalytic activity and minimum polarization occurring at a Pt:Co atomic ratio of around 1:7. While mild heat treatments at moderate temperatures (200 °C) improve the catalytic activity due to a cleaning of the surface oxides, annealing at elevated temperatures (900 °C) degrade the activity due to an increase in particle size.     

纳米颗粒结合ZIF-67衍生的PtCo-NC催化剂用于醇类燃料电氧化

Alcohols fuel electro-oxidation is significant to the development of direct alcohols fuel cells, that are considered as a promising power source for portable electronic devices. Currently, the catalyst was restricted by the serious poisoning effect and high cost of noble metals. Developing low-cost Pt alloy with high performance and anti-CO poisoning ability was highly desired. In this work, PtCo-NC catalyst was synthesized by combining Pt nanoparticles with ZIF-67 after annealing in the tube furnace and the in situ generated N-doped carbon from ZIF-67 was functionalized to support the PtCo alloy nanoparticle. The structure and morphology were probed by X-ray diffraction, scanning electron microscope and transmission electron microscope, and the electrochemical performance was evaluated for alcohols of methanol and ethanol oxidation in the acid electrolyte. Compared with the reference sample of Pt/C, several times performance enhancement for alcohols fuel oxidation was found on PtCo-NC catalyst as well as the good catalytic stability. Specifically, the peak current density of PtCo-NC was 79.61 mA∙cm⁻² for methanol oxidation, about 2.2 times higher than that of the Pt/C electrode (36.97 mA∙cm⁻²) and 2.5 times higher than that of the commercial Pt/C electrode (31.23 mA∙cm⁻²); it was 62.69 mA∙cm^–2 for ethanol oxidation, about 1.65 times higher than that of Pt/C catalyst (37.99 mA∙cm⁻²) and commercial Pt/C electrode (37.77 mA∙cm⁻²). These catalytic performances were also much higher than some analogous catalysts developed for alcohols fuel oxidation. A much higher anti-CO poisoning ability was demonstrated by the CO stripping voltammetry experiment, in which the CO_ad oxidation peak potential for PtCo-NC was 0.46 V, ca. 110 mV negative shift compared with Pt/C catalyst at 0.57 V. A strong electronic effect was indicated by the peak position shifting to the lower binding energy direction by 0.3 eV on PtCo-NC compared with Pt/C reference catalyst. According to the d-band center theory, the electron-enriched state of Pt will decrease the interaction strength of poisoning intermediates adsorbed on its surface; Moreover, according to the bifunctional catalytic mechanism, the presence of Co can form the adsorbed oxygen-containing species (―OH) more easily than Pt at low potentials, and this oxygen-species were helpful in the oxidation of CO_ad at neighboring Pt sites. The high catalytic performance for alcohols fuel oxidation could be due to the largely improved anti-CO poisoning ability and the synergistic effect between the in situ formed PtCo nanoparticles and the N-doped carbon support.     

炭载Pd-Pt催化剂中Pd和Pt原子比对直接甲醇燃料电池阴极催化性能的影响

研究了不同Pd和Pt原子比的炭载Pd-Pt(Pd-Pt/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲醇性能。 发现当Pd和Pt原子比从20∶0增加至17∶3时,Pd-Pt/C催化剂对氧还原的电催化活性逐步增加,而对甲醇氧化均元电催化活性,表明有很好的抗甲醇能力。 但当Pd和Pt原子比增加至16∶4时,虽然对氧还原的电催化活性还在增加,但抗甲醇能力下降。 所以当Pd-Pt原子比为17∶3时,Pd-Pt/C有很好的对氧还原的电催化性能和抗甲醇能力,可以用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极催化剂。     

锡负载量对PtSn/Al2O3催化丙烷脱氢性能的影响

采用羰基合成-浸渍法制备了不同Pt/Sn摩尔比(3:1, 1:1, 1:2和1:3)的PtSn/Al₂O₃催化剂, 利用N₂吸附-脱附实验、 X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对其进行了表征, 研究了Sn负载量对PtSn/Al₂O₃的结构性质及催化丙烷脱氢性能的影响. 结果表明, 制备的PtSn/Al₂O₃具有较高的丙烯选择性和稳定性. 当Pt/Sn摩尔比为3:1和1:1时, 铂和锡在催化剂上主要以Pt₃Sn和PtSn合金形式存在, 合金的形成明显改善了催化剂的脱氢性能, 可抑制金属颗粒的高温烧结; 当Pt/Sn摩尔比为1:2和1:3时, 铂主要以金属形式存在. 随着Sn负载量的增加, 催化剂上L酸性位逐渐减少, 丙烷转化率降低, 丙烯选择性增加, 同时促使反应积炭从金属表面向载体迁移, 改善了催化剂的稳定性.     

Pt对负载型Ni-B非晶态合金苯加氢活性及稳定性的影响

以拟薄水铝石、丝光沸石为原料制备载体AM,采用浸渍-化学还原法制备了不同Pt含量的Ni-Pt-B/AM非晶态合金催化剂,并运用XRD、ESEM、BET、ICP、XPS和H2 -TPR等手段对催化剂进行表征.以苯加氢制环己烷反应为探针,考察了微量Pt对Ni-B/AM非晶态合金催化剂加氢活性及稳定性的影响.结果表明,Ni-...     

Synthesis of PtRu nanoparticles from the hydrosilylation reaction and application as catalyst for direct methanol fuel cell

Nanosized Pt, PtRu, and Ru particles were prepared by a novel process, the hydrosilylation reaction. The hydrosilylation reaction is an effective method of preparation not only for Pt particles but also for other metal colloids, such as Ru. Vulcan XC-72 was selected as catalyst support for Pt, PtRu, and Ru colloids, and TEM investigations showed nanoscale particles and narrow size distribution for both supported and unsupported metals. All Pt and Pt-rich catalysts showed the X-ray diffraction pattern of a face-centered cubic (fcc) crystal structure, whereas the Ru and Ru-rich alloys were more typical of a hexagonal close-packed (hcp) structure. As evidenced by XPS, most Pt and Ru atoms in the nanoparticles were zerovalent, except a trace of oxidation-state metals. The electrooxidation of liquid methanol on these catalysts was investigated at room temperature by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The results concluded that some alloy catalysts showed higher catalytic activities and better CO tolerance than the Pt-only catalyst; Pt56Ru44/C have displayed the best electrocatalytic performance among all carbon-supported catalysts.     

抗CO中毒的Pt-HxWO3电沉积制备及其对甲醇氧化的催化作用

用循环伏安法在玻碳电极上制备出铂-氢钨青铜(Pt-HxWO3)催化剂, 用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和循环伏安法研究了催化剂的组成、结构及其对甲醇氧化的催化作用. 结果表明, Pt-HxWO3的活性与制备溶液中铂与钨原子比及酸度有关, 与相同条件下制备的纯铂(Pt)催化剂相比, Pt-HxWO3对甲醇的氧化有更强的催化活性. 当制备溶液中铂和钨的原子比为1:8时, 得到的催化剂Pt-HxWO3中铂与钨原子比为4:1, 其催化活性最佳, 甲醇氧化电流是Pt作为催化剂时的1.7倍. Pt-HxWO3的强催化活性归因于其抗CO中毒能力, CO在Pt-HxWO3上氧化起始电位提前了50 mV.