碳纳米管负载金属Pt催化剂的制备和机理研究

本文报道了高温裂解法沉积铂纳米颗粒于碳纳米管壁的新方法。利用红外光谱技术考察了碳纳米管壁的官能团衍生化以及这些官能团与铂颗粒沉积间的关系。利用透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)以及光电子能谱技术(XPS)对碳纳米管壁上负载的铂纳米颗粒进行了表征。结果表明，大小约为5 nm的铂纳米颗粒以金属Pt(0)的形式均匀分散在纳米管表面，主要晶面定向为(111)面。同时，考察了甲醇在碳纳米管负载铂纳米颗粒复合材料电极上的电催化氧化。     

咖啡因的碳纳米管负载纳米铂修饰电极的伏安法测定

将碳纳米管(CNTs)分散在疏水性表面活性剂双十六烷基磷酸(DHP)中形成稳定、均相的分散液,制备了一种新型的碳纳米管负载纳米铂修饰电极(Pt/CNTs/GCE).采用差分脉冲伏安法研究了咖啡因在该电极上的电化学行为;在0.01 mol/L的H2SO4溶液中,咖啡因在Pt/CNTs/GCE修饰电极上于1.33 V处出现一灵敏的氧化峰;该修饰电极对咖啡因的氧化有良好的电催化活性,在最佳测试条件下,氧化峰电流与咖啡因的浓度在1.0×10-6 ～1.0×10-4 mol/L范围呈现良好的线性关系,检出限达2×10-7 mol/L;该修饰电极表现出良好的稳定性和重现性,5次平行测量的RSD为2.03%;计时电量法求得扩散系数为3.58×10-5 cm2/s.方法用于茶叶等样品中咖啡因含量的测定,结果令人满意.     

乙二胺接枝改性碳纳米管负载的乙醇氧化电催化剂Pt及Pt-Ru的制备及电催化性质

采用化学法制备了乙二胺接枝改性碳纳米管（ED/MWNTs）负载的Pt及Pt-Ru催化剂,并用红外光谱法、透射电镜分析（TEM）及X射线能谱技术对催化剂进行了表征。结果表明：乙二胺对碳纳米管的改性使Pt及Pt-Ru在碳管上的分布更均匀,粒径更小。同时,催化剂对乙醇电催化氧化活性的电化学研究结果表明：乙二胺改性可明显提高Pt-Ru/MWNTs/C 和Pt/MWNTs/C的电催化活性,而且Pt/ED/MWNTs/C的活性甚至比Pt-Ru/MWNTs/C的活性还高。由此,ED/MWNTs作为乙醇电氧化催化剂的载体有着很好的应用前景。     

碳纳米管表面羧基对纳米RuO2颗粒的分散作用

采用硝酸氧化方法对多壁碳纳米管(CNT)的侧壁进行修饰,得到表面羧基含量可控的CNT,并进一步考察了碳管表面基团分布与纳米RuO2催化剂在CNT上的分散度及催化氧化活性之间的关系.以多齿羧酸配体作为稳定剂,合成了RuO2和IrO2纳米颗粒水溶胶,并通过改变配体的种类及数最对纳米颗粒团聚体粒径进行调控.研究结果表明,羧酸配体和碳管表面的羧基均有助于纳米氧化物颗粒的分散.     

碳纳米管负载纳米铂修饰电极及电催化氧化H2O2的研究

采用化学气相沉积法在碳纳米管(CNT)上负载Pt纳米颗粒,并制备了CNT-Pt修饰玻碳电极(CNT-Pt/GCE).研究了该修饰电极在磷酸缓冲液中对H2O2的电催化氧化作用以及实验条件的影响.计算了H2O2在CNT-Pt/GCE上的电极反应速率常数.结果表明,CNT-Pt/GCE对H2O2的电化学氧化具有良好的催化作用,电极反应速率常数比铂电极高约2.65倍.初步探讨了电催化氧化机理,为酶电化学传感器的研制提供了一条新的途径.     

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…     

碳纳米管负载氢氧化镍修饰电极的制备及应用

采用表面滴涂结合循环伏安法制备了碳纳米管负载氢氧化镍修饰电极(Ni(OH)2/MWNT/CCE)。研究了该修饰电极对葡萄糖的电催化氧化性能。结果表明,该修饰电极对葡萄糖具有良好的电催化氧化活性。在优化条件下,安培法检测葡萄糖的线性范围为2.0×10-7～5.7×10-4 mol.L-1(r=0.999 9,s=2 786.5μA.(mmol.L-1)-1.cm-2)和5.7×10-4～2.7×10-3 mol.L-1(r=0.999 1,s=2 005.2μA.(mmol.L-1)-1.cm-2),检出限(3sb)为8.0×10-8 mol.L-1。该法已成功用于血清中葡萄糖含量的测定。     

碳纳米管负载纳米Ni修饰电极及碱液中电氧化甲醇

采用湿化学法在碳纳米管(MWCNTs)上负载Ni纳米粒子(MWCNTs-Ni),并制备MWCNTs-Ni修饰玻碳电极(MWCNTs-Ni/GCE),用X射线粉末衍射和透射电子显微镜测试技术对MWCNTs-Ni的物相和形貌进行了表征,通过循环伏安法研究了该修饰电极在碱性介质中的电化学行为以及对甲醇的电催化氧化作用。结果表明,面心立方的Ni纳米粒子均匀分散在碳纳米管表面,平均粒径约为16 nm,MWCNTs-Ni/GCE在碱性介质中的电化学行为是受扩散控制的准可逆过程,对甲醇的电催化氧化具有较高的电催化活性。     

碳纳米管电极上原位沉积Pt纳米颗粒

 本文利用原位离子交换法制备了碳纳米管(CNTs)载铂(Pt/CNTs)电极. X射线光电子能谱分析表明, Pt通过离子交换载于电化学功能化的CNTs表面. 扫描电镜照片显示, Pt高度分散于CNTs表面. X射线衍射分析表明, Pt的粒径约为4.0 nm. 离子交换法所制Pt/CNTs电极的电化学表面积和Pt的利用率均大于传统Pt/CNTs电极(Pt粒径约为2.5 nm), 其对氧还原的催化活性高于传统电极. 这归因于离子交换法所制电极的特殊结构,即Pt普遍载于电化学活性位上.     

单壁碳纳米管自还原法制备负载Pt催化剂及其催化性能

金属Pt是良好的催化加氢、脱氢催化剂, 利用单壁碳纳米管(SWNTs)自身的还原性, 将K2PtCl6溶液中的Pt直接还原并负载在SWNTs表面上, 制备了具有良好催化性能的SWNTs/Pt负载型催化剂. 通过TEM, XPS和TG对材料进行了表征, 研究了K2PtCl6浓度及溶剂对Pt负载量、粒径的影响, 并测试了SWNTs/Pt的催化性能. 实验结果表明, SWNTs负载的Pt颗粒小, 分散均匀, 负载量高, 与SWNTs结合紧密, 催化性能好, 是催化加氢和脱氢反应的良好催化剂.     

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.     

多壁碳纳米管负载铂的甲苯加氢脱芳催化剂

以多壁碳纳米管(CNTs)为载体制备了负载型Pt催化剂Pt/CNTs并将其用于催化甲苯加氢脱芳(HDA)反应.结果表明,在1.0%Pt/CNTs催化剂上,在0.4MPa,373K,PhCH3/H2摩尔比=6/94和GHSV=120L/(h.g)的反应条件下,甲苯转化率可达100%,比反应速率为0.0523mmol/(s.m2),分别是γ-Al2O3和AC负载各自最佳Pt负载量催化剂1.4%Pt/γ-Al2O3和2.4%Pt/AC上相应值的1.17和1.18倍.甲苯加氢产物全部为甲基环己烷,其他可能的加氢产物均在气相色谱检测限以下.催化剂的表征研究揭示,用CNTs代替γ-Al2O3或AC作为载体并不会引起所负载Pt催化剂上甲苯HDA反应的表观活化能发生明显变化.与γ-Al2O3或AC负载的相应催化剂相比,一方面,CNTs负载的Pt催化剂易于在较低温度下还原活化,并且其工作态催化剂表面催化活性Pt物种(Pt0)所占表面Pt摩尔分率有所提高;另一方面,CNTs负载的Pt催化剂对H2具有较高的吸附/活化和储存能力.这些促进效应对催化剂HDA活性的提高都有重要贡献.     

Facile Fabrication of Platinum Nanoparticles Supported on Nitrogen-doped Carbon Nanotubes and Their Catalytic Activity

A facile impregnation method under mild condition is designed for synthesis of highly dispersed Pt nanoparticles with a narrow size of 4-7 nm on nitrogen-doped carbon nanotubes （CNx）. CNx do not need any pre-surface modification due to the inherent chemical activity. The structure and nature of Pt/CNx were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy spectrum. All the experimental results revealed that the large amount of doped nitrogen atoms in CNx was virtually effective for capturing the Pt（IV） ions. The improved surface nitrogen functionalities and hydrophilicity contributed to the good dispersion and immobi- lization of Pt nanoparticles on the CNx surface. The Pt/CNx served as active and reusable catalysts in the hydrogenation of allyl alcohol. This could be attributed to high dispersion of Pt nanoparticles and stronger interaction between Pt and the supports, which prevented the Pt nanoparticles from aggregating into less active Pt black and from leaching as well.     

铂/酞菁/碳纳米管复合纳米催化剂的构建及其甲醇氧化性能

本文报道了一种方便地构建铂/酞菁/碳纳米管(Pt/Pc/CNTs)复合纳米催化剂的新方法：先通过简单的超声处理将酞菁分子(Pc)修饰至碳纳米管表面,随后采用乙二醇还原法将铂纳米粒子固载到酞菁修饰的碳纳米管表面,形成Pt/Pc/CNTs复合纳米催化剂。X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明金属铂纳米颗粒均匀地分散在碳纳米管表面,尺寸约5 nm。采用UV-Vis、FTIR和Raman等手段研究了这种复合纳米催化剂的构建过程,结果表明酞菁分子与碳纳米管之间存在较强的π-π相互作用,使其能牢固地吸附于碳     

Liquid-Phase Hydrogenation of Chloronitrobenzene Over Pt-Sn-B Amorphous Catalyst Supported by Carbon Nanotubes

The Pt-Sn-B/carbon nanotubes (CNTs) catalyst was prepared by impregnation-chemical reduction method. Its catalytic performance was evaluated by liquid-phase hydrogenation of chloronitrobenzene (CNB). The results showed that the catalyst had higher catalytic performance than common hydrogenation catalysts. The conversion of CNB could reach 99.9%, and the dechlorination of chloroaniline (CAN) was less than 1.9% when catalyzed by Pt-Sn-B/CNTs and more than 8.0% when catalyzed by common hydrogenation catalysts. X-ray diffraction and selected area electron diffraction analysis showed that Pt-Sn-B/CNTs had an amorphous alloy structure that can improve catalytic performance. Transmission electron micrograph image showed that the catalyst particles were highly distributed on the surface of CNTs. The hydrodechlorination of CNB was mainly affected by the unique structure of CNTs and the nature of the amorphous metals on the surface of CNTs. The relationship between the interaction of CNTs and amorphous metals and the catalytic performance of the catalyst is also discussed. Translated from the Chinese Journal of Catalysis, 2005, 26(3) (in Chinese)     

Revealing the Effect of Surface Composition on Multiwalled Carbon Nanotubes Supported Pt-Fe Alloy Electrocatalysts for Methanol Oxidation Performance

The designs of efficient and inexpensive Pt-based catalysts for methanol oxidation reaction (MOR) are essential to boost the commercialization of direct methanol fuel cells. Here, the highly catalytic performance PtFe alloys supported on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) decorating nitrogen-doped carbon (NC) have been successfully prepared via co-engineering of the surface composition and electronic structure. The Pt₁Fe₃@NC/MWCNTs catalyst with moderate Fe³⁺ feeding content (0.86 mA/mg_Pt) exhibits 2.26-fold enhancement in MOR mass activity compared to pristine Pt/C catalyst (0.38 mA/mg_Pt). Furthermore, the CO oxidation initial potential of Pt₁Fe₃@NC/MWCNTs catalyst is lower relative to Pt/C catalyst (0.71 V and 0.80 V). Benefited from the optimal surface compositions, the anti-corrosion ability of MWCNT, strong electron interaction between PtFe alloys and MWCNTs and the N-doped carbon (NC) layer, the Pt₁Fe₃@NC/MWCNTs catalyst presents an improved MOR performance and anti-CO poisoning ability. This study would open up new perspective for designing efficient electrocatalysts for the DMFCs field.     

碳纳米管负载Pt-Sn-B非晶态催化剂催化氯代硝基苯

 用浸渍-化学还原法制备了碳纳米管负载的Pt-Sn-B非晶态催化剂,并采用透射电子显微镜、X射线衍射、选区电子衍射、X射线能谱等表征手段研究了催化剂在碳纳米管表面的存在状态、组成及其非晶性质. 将此催化剂用于三种氯代硝基苯的液相催化加氢反应,结果表明该催化剂具有较好的加氢性能和较高的抑制脱卤性能. 在不添加脱卤抑制剂的情况下,三种氯代硝基苯的转化率均高于99.8%,脱卤率小于1.9%. 而将通用加氢催化剂用于相同的反应时,产物的脱卤率均高于8%. 碳纳米管的特殊结构与表面金属的非晶性质是影响氯代硝基苯加氢性能的主要因素. 讨论了碳纳米管与表面非晶态金属的作用规律及其与催化加氢性能的关系.     

氮掺杂多壁纳米碳管的合成和定量表征

 采用化学气相沉积法制备了 N 掺杂多壁纳米碳管, 并运用透射电子显微镜、N2 物理吸附、热重-差示扫描量热、程序升温氧化和 X 射线光电子能谱等手段对样品进行了表征. 结果表明, 纯化处理的纳米碳管表面 N 含量为 4.2%, 其中包括吡啶、己内酰胺、氧化吡啶、吡啶酮和吡咯等含氮官能团. 研究了各种含氮官能团燃烧的动力学行为. N 原子掺杂进入碳管的石墨结构中, 提高了表面碱性, 有可能用于催化与能源转化领域. 另外, 本文提供了一种可用于场发射器件的杯状闭合结构纳米碳合成方法.