焦绿石型复合氧化物对氧电极反应的催化作用

前文介绍了新型双功能氧电极材料Pb_2[Ru_(2-x-g)Sb_xPb_y]O_(7-z)焦绿石型复合氧化物(简称Pb-Sb-Ru氧化物)的合成及其性能。本文介绍氧在该氧化物上还原及析出的动力学特性。 1 实验方法 1.1 材料的制备 Pb-Sb-Ru氧化物的制备、检测方法同文献中的材料4~#。     

La2-xSrxCuO4-λ复合氧化物的合成、表征和氨的氧化催化性能的研究

合成了x值不同的La2-xSrxCuO4-λ(x=0~1)系列复合氧化物, 用XRD研究了这一系列氧化物的结构, 结果表明x在0~0.3之间可形成K2NiF4结构单相化合物。用化学分析方法测定了过渡金属Cu的价态及含量, 并计算出复合氧化物中的非计量氧数。用TPD, TPR, TG, XPS, SEM等方法研究了这类复合氧化物的氧化还原性能, 所含氧种及表面形态, 考察了对NH3氧化的催化活性, 并对其催化活性与化学组成及结构的关系进行了讨论。     

Au,Pb对Cr^3＋／Cr^2＋氧化还原反应催化性能的XPS研究

本文研究玻碳电极(GCE)表面Cr~(3+)/Cr~(2+)氧化还原反应产物和沉积的Au、Pb催化剂的价态以及它们对Cr~(3+)/Cr~(2+)反应的催化作用。XPS研究结果表明,Cr~(3+)/Cr~(2+)氧化还原反应产物无Cr~0或其它价态的化合物生成。Au、Pb作为催化剂以金属零价形式沉积在GCE表面。随Au、Pb光电子峰强度的变化,它们对Cr~(3+)/Cr~(2+)氧化还原反应呈现不同的催化作用。     

无锡钢电镀溶液中氟离子电化学行为的研究

采用交流伏安法、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky 分析技术研究了无锡钢电镀液中氟离子电化学行为. 结果表明, 在氧化还原过程中氟离子抑制铬离子化学状态转变, 降低铅合金和铅氧化物阳极的氧化电流密度, 改变铅合金和铅氧化物阳极的氧化还原历程. EIS 结果表明电场作用下溶液中铬氧离子团发生聚合, 在铅合金阳极表面形成感抗现象. 含氟溶液中铬氧离子团在阳极表面的感抗现象消失, 溶液导电性提高. Mott-Schottky 曲线显示氟离子提高阳极材料的载流子密度, 铅合金阳极和铅氧化物阳极均为n 型半导体.     

K-Pb-Tl-O复合氧化物的合成和电子结构的XPS研究

用熔盐阳极电沉积法合成了导电的复合氧化物K-Pb-Tl-O晶体.这些晶体具有纳米尺寸层状结构.用XPS对其进行了表征,并与相关的化合物进行了比较.实验表明,氧化物中的Pb和Tl都以高价态的单一价态存在,但电子结合能比相应的非导电低价化合物的低.该文用原子外弛豫效应解释了复合氧化物中的Pb和Tl的结合能的反常现象.讨论了它们的价电子结构与导电性的关系.     

Lan+1NinO3n+1(n=1～4)复合氧化物的制备、表征和催化性能的研究

合成了(AO)(ABO3)n(A=La, B=Ni, n-1～4)型系列复合氧化物。用XRD, XPS,IR, TPD, TPR等方法对其进行了表征, 研究了结构特征, 氧化-还原性能。用化学分析方法测定了镍的价态及氧缺陷, 考察了该系列复合氧化物对CO, CH4的完全氧化活性, 并对其活性与化学组成及结构间的关系进行了讨论。     

阳极Pb(II)氧化物膜的阴极还原

采用X射线衍射、光电流谱、线性电位扫描和开路电位衰退等方法研究了Pb电 极在0.9 V(vs.Hg/Hg_2SO_4), 4.5 MOL/l h_2so_4溶液中生长2 h所得的阳极Pb (II)氧化物膜的阴极还原行为。实验结果表明;阳极Pb(II)氧化物膜主要由PbO微 粒和PbO·PbSO_4微粒组成,微粒间液膜可供离子输运;在LSV负向扫描过程中,阳 极Pb(II)氧化物膜是按溶解－沉积机理还原的,首先PbO微粒借助该微粒间的液膜 还原为金属铅,而待PbO微粒表面层转化的金属铅与PbO·PbSO_4微粒接触后,则 PbO·PbSO_4就和PbO一起还原,而以PbO·PbSO_4的还原进程略快。     

阳极Pb(II)氧化物膜的阴极还原

采用X射线衍射、光电流谱、线性电位扫描和开路电位衰退等方法研究了Pb电 极在0.9 V(vs.Hg/Hg_2SO_4), 4.5 MOL/l h_2so_4溶液中生长2 h所得的阳极Pb (II)氧化物膜的阴极还原行为。实验结果表明；阳极Pb(II)氧化物膜主要由PbO微 粒和PbO·PbSO_4微粒组成，微粒间液膜可供离子输运；在LSV负向扫描过程中，阳 极Pb(II)氧化物膜是按溶解－沉积机理还原的，首先PbO微粒借助该微粒间的液膜 还原为金属铅，而待PbO微粒表面层转化的金属铅与PbO·PbSO_4微粒接触后，则 PbO·PbSO_4就和PbO一起还原，而以PbO·PbSO_4的还原进程略快。     

合成二碳含氧化合物的Rh/VOCl2/SiO2催化剂中V的状态

本文用UV/ViS,ESR,TPR等方法研究了 Rh/VOCl_2/SiO_2催化剂在浸渍、干燥、还原和合成气反应过程中V的状态的变化。溶液中的VOCl·5H_2O和HRhCl_5·H_2O或RhCl_3·3H_2O等在浸渍后的干燥过程中可以以络合的形式一起沉积在载体的表面,还原后的钒化合物紧紧地附到Rh的表面,对生成C-含氧化物的选择性(或活性)起着重要的促进作用。VOCl/SiO_2在H_2中热处理时VOCl_2易发生歧化反应生成VOCl和 VOCl_3,而不易被还原,Rh的存在可显著地促进VOCl还原为VOCl Rh/VOCl/SiO催化剂经 H_2 还原后钒的主要价态为三价,在合成气反应中没有发现钒的价态有升高的现象。     

ZSM-5沸石中V的还原性能

用TPR并结合XRD、ESR和XPS等测试手段研究了V(Ⅳ,Ⅴ)-ZSM-5、V₂O₅-/ZSM-5(分别用浸渍法和机械混合法制备)及V₂O₅样品的还原性能,获得了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息,发现分散在分子筛表面上的V(Ⅴ)还原温度比V₂O₅低,而位于ZSM-5骨架上的V(Ⅴ)却比V₂O₅更难还原。高于1200K骨架V才开始还原;高于1370K,V-ZSM-5分子筛开始解体并转变成方英石结构,从骨架中析出的V完全还原成低价态。     

锰锆复合氧化物CO催化还原NO性能研究

采用柠檬酸络合法制备了锰锆复合氧化物催化剂,用XRD、H_2-TPR、XPS和SEM等技术进行了表征,研究了其CO催化还原NO性能。结果表明,MnO_x主要以Mn_3O_4物相存在,Zr占比的增加会促进Mn_3O_4物相的分散,引起Mn_3O_4平均晶粒粒径减小;Mn主要有Mn~(2+)、Mn~(3+)、Mn~(4+)离子价态形式,添加Cu和Ce后,(Mn~(3+)+Mn~(4+))含量和表面吸附氧(OA)含量增加,H_2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于催化活性的提升。Mn-Zr-O复合氧化物的CO催化还原NO活性较低,加入Cu后的Mn-Cu-Zr-O复合氧化物其CO催化还原NO的活性得到改善,而添加Ce后所制备的Mn-Cu-Ce-Zr-O复合氧化物的催化活性进一步提高;在350℃下、反应空速为18000 h~(-1)时,Mn-Cu-Ce-Zr-O复合氧化物表现出较好的CO催化还原NO活性,CO转化率达到了89.17%,NO转化率达到了91.70%。     

La1-xCaxMnO3纳米颗粒的制备及氧还原催化性能

本文采用溶胶凝胶法制备了一系列不同Ca含量的钙钛矿型氧化物La1-xCaxMnO3(x=0~0.4)纳米颗粒,X射线粉末衍射及精修、扫描电镜表征显示其相纯度和结晶度高,颗粒平均粒径约40 nm。在0.1 mol.L-1KOH水溶液中进行的氧还原电催化性能测试显示,La0.7Ca0.3MnO3样品催化活性最高,表观电子转移数接近4,还原电流密度与Pt/C催化剂相当,而催化稳定性优于Pt/C。进一步研究了La1-xCaxMnO3样品中Mn价态、晶胞参数的改变对氧还原催化活性的影响,结果表明当x=0.3时,催化剂中Mn处于混合价态,Mn-O键长适中,最有利于电催化反应。     

钙钛矿型稀土氧化物的合成及其能源转化储存应用研究进展

钙钛矿型稀土氧化物价格低廉、结构可控、性质多样,在催化领域有着广阔的应用前景。本文从钙钛矿型稀土氧化物的结构类型、合成方法及电化学催化反应出发,总结了传统高温合成方法、火焰喷雾法、静电纺丝法和脉冲激光沉积法等几种最常用的合成方法,以及提升其氧析出反应(OER),氢析出反应(HER)和氧还原反应(ORR)催化能力的典型有效方法,概述了近年来钙钛矿型稀土氧化物在电解水、金属空气电池和固体氧化物燃料电池等能源转化储存装置的主要研究进展,进而对钙钛矿型稀土氧化物在能源转化储存领域的应用进行了展望。     

不同沉淀剂对Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物性能的影响

本文选用不同沉淀剂,用共沉淀法制备了稀土储氧材料Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物,对用不同沉淀剂制备出的氧化物样品进行了XRD,BET,OSC和H2-TPR的测试和分析。结果表明,用不同沉淀剂制备出的氧化物,均为立方相的铈锆固溶体,经1000℃5小时老化后也无相的分离;以(NH4)2CO3和NH3.H2O的混合物为沉淀剂制备出的氧化物有最大的比表面积,经600℃焙烧后高达120m2/g以上;并且样品具有良好的储氧性能及低温还原能力。     

V_2O_5-SnO_2催化剂的还原行为及其与氧化活性的关系

用程序升温还原(TPR)方法研究了不同组成V_2O_5-SnO_2样品的还原性能,并对不同还原阶段样品进行了X射线衍射(XRD)及电子顺磁共振(EPR)测定。结果提供了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息,发现由于钒离子在SnO_2中的高度分散及组分间的相互作用,V~(5+)的还原温度比纯V_2O_5有明显降低,说明V_2O_5-SnO_2二元氧化物体系比V_2O_5更易获得电子,上述现象与V_2O_5-SnO_2样品作为甲苯选择氧化催化剂所表现的相当高的活性密切相关。     

一体式可再生燃料电池双功能氧催化剂的研究进展

双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能，铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中作为双功能氧催化剂。同时，近年来对于非铂族双功能氧催化剂的研究也取得了较大进展。本篇综述从一体式可再生燃料电池中氧还原及氧析出反应的作用机理出发，首先着重对传统铂基双功能催化剂的构效关系进行了总结，其次介绍了钙钛矿型、尖晶石型氧化物、非金属等新型双功能氧催化剂的发展趋势。此外，本文对于该研究领域所存在的限制条件和发展路线也进行了总结与展望。     

复合氧化物Ca_(1-x)Pb_xMnO_(3-σ)的合成及其电化学性能研究

采用共沉淀法制得Ca_(1-x)Pb_xMnO_(3-σ)的XRD测试结果表明该样品具有钙 钛结构，利用X射线光电子能谱(XPS)对Ca_(0.9)Pb_(0.1)MnO_(3-σ)样品中各元素 的价态进行了鉴定，结果表明各元素分别以Ca~(2+)，Pb~(4+)，Mn~(4+)以及少量 的Mn~(3+)的形式存在。四探针电导率测试结果发现Ca_(0.9)Pb_(0.1)MnO_(3-σ) 的电导率比无取代CaMnO_(3-σ)样品的电导率提高了将近两个数量级。并且半导体 的类型发生了变化。在碱性溶液中Ca_(0.9)Pb_(0.1)MnO_(3-σ)表现出良好的电化 学性能，9 mol/L KOH电解质溶液中，50 mg样品采用2 mA放电至-0.8 V时放电容量 为384 mA·h/g左右。并利用循环伏安对其充放电机理进行了初步探讨。     

VCe0.95M0.05 (M=Cu, Co, Mn, Fe或Cr) 复合氧化物的结构和氧化还原性能

采用溶胶 凝胶法制备VCe和VCe0.95M0.05(M=Cu,Co,Mn,Fe或Cr)复合氧化物。用XRD,拉曼光谱,XPS和TPR技术对结构和氧化还原性能进行表征。所有样品的主要物相是四方相的VCeO4。当Fe,Mn,Cu或Co取代部分Ce导致形成少量CeO2或单斜相的VCeO4。XPS结果表明VCe0.95Co0.05,VCe0.95Mn0.05,VCe0.95Cr0.05和VCe0.95Fe0.05复合氧化物中V的价态是+5+δ(δ<1)高于VCe,而VCe0.95Cu0.05相反,V的价态是+5-δ低于VCe。Fe,Co,Cr或Mn能促进VCeO4中V5+的还原,而Cu抑制VCeO4中V5+的还原。     

电子能谱研究Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te表面状态

用AES和XPS测量不同腐蚀剂对Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te表面组份和价态的影响。除测量AES的组份深度分布外,还逐层测量了XPS的变化。本文提出一种简单的谱峰分离计算方法,可作出不同价态Te的深度分布图。     

大比表面积铈锆氧化物固溶体的制备

采用共沉淀法制备铈、锆氧化物固溶体.发现以适当配比的(NH4)HCO3和NH3*H2O混合溶液作为沉淀剂,同时控制沉淀过成中的反应条件,所得到的沉淀在较低的温度(400 ℃)下焙烧即可形成铈、锆氧化物固溶体.该固溶体具有较大的比表面积和高的储氧能力.形成沉淀后添加适量表面活性剂,可进一步提高产品的比表面积而对其还原行为和储氧性能几乎无影响.对制得的氧化物以X-射线衍射、程序升温还原、氧的脉冲滴定和液氮物理吸附等方法进行了表征.