碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展

最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.     

PW_(11)O_(39)Co(Ⅱ)(H_2O)~(5-)的均相及异相体系可见光催化性能研究

以模型污染物罗丹明B(RhB)的光降解为探针,评估了Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co髤(H2O)5-(PW11Co)及其异相体系PW11Co/D301R的可见光催化活性,提出了光催化反应的机理,同时考察了催化剂用量、溶液酸度以及溶液中PW11Co和RhB的相互作用对RhB可见光催化降解速率的影响。实验结果表明,PW11Co均相体系及其异相体系PW11Co/D301R对RhB的可见光降解均有较高的光催化活性,但PW11Co/D301R的光催化活性更高。导致RhB降解的主要是羟基自由基。与PW11Co均相体系相比,在PW11Co/D301R异相体系中由于PW11Co与RhB的配位作用大为减弱,同时D301R对RhB具有富集作用,因而大大提高了RhB的光催化降解速率。     

固载化烷基咪唑离子液体对盐酸体系中Fe(Ⅲ)的吸附性能研究

分别将N-甲基咪唑和N-丁基咪唑通过共价键固定于树脂载体上,制备了固载化甲基咪唑离子液体(MCl)和固载化丁基咪唑离子液体(BCl),MCl和BCl可作为一种新型的强碱型阴离子交换树脂。研究了MCl和BCl对盐酸体系中Fe(III)的吸附性能,其吸附平衡时间为6h,拟二级动力学模型能更好地描述MCl和BCl对Fe(III)的吸附动力学过程;随着温度的升高,MCl和BCl对Fe(III)的吸附量增大,表明该过程是一个吸热反应,在298K时,MCl和BCl对Fe(III)的最大吸附量分别为24.9mg/g和71.1mg/g;随着盐酸浓度的增加,MCl和BCl对Fe(III)的吸附量增大,而且溶液中Cl-浓度的增加,也会提高MCl和BCl对Fe(III)的吸附量。MCl和BCl可从盐酸体系中回收Fe(III),而且BCl的效果要优于MCl。     

Preparation and characterization of Ti0.7Sn0.3O2 as catalyst support for oxygen reduction reaction

Sn-doped TiO_2 nanoparticles with high surface area of 125.7 m~2·g~(-1) are synthesized via a simple one-step hydrothermai method and explored as the cathode catalyst support for proton exchange membrane fuel cells.The synthesized support materials are studied by X-ray diffraction analysis,energy dispersive X-ray spectroscopy and transmission electron microscopy.It is found that the conductivity has been greatly improved by the addition of 30 mol%Sn and Pt nanoparticles are well dispersed on Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2 support with an average size of 2.44 run.Electrochemical studies show that the Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2 nanoparticles have excellent electrochemical stability under a high potential compared to Vulcan XC-72.The as-synthesized Pt/Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2 exhibits high and stable electrocatalytic activity for the oxygen reduction reaction.The Pt/Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2 catalyst reserves most of its electrochemically active surface area(ECA),and its half wave potential difference is 11 mV,which is lower than that of Pt/XC-72(36 mV) under 10 h potential hold at 1.4 V vs.NHE.In addition,the ECA degradation of Pt/Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2is 1.9 times lower than commercial Pt/XC-72 under 500 potential cycles between 0.6 V and 1.2 V vs.NHE.Therefore,the as synthesized Pt/Ti_(0.7)Sn_(0.3)O_2 can be considered as a promising alternative cathode,catalyst for proton exchange membrane fuel cells.     

Synthesis and Characterization of Two Binuclear Macrocyclic Zinc(Ⅱ) Complexes by Anion Exchange

Two macrocyclic zinc(II) complexes {[ZnL(VO3)2]·0.33H2O}n(1) and [ZnL(H2O)2][Ni(CN)4](2)(L = 5,5,7,12,12,14-hexamethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane) have been obtained from the reactions of [ZnL](ClO4)2 with NH4VO3 and K2[Ni(CN)4], respectively, and structurally characterized by elemental analysis, IR, XRPD, TG and X-ray diffraction. Single-crystal X-ray diffraction analyses indicated that the Zn(II) atom lies on an inversion center and is octahedrally coordinated by four nitrogen atoms of the tetradentate macrocyclic ligand in the equatorial plane and two oxygen atoms of [VO4] tetrahedra in the axial positions in 1, and two oxygen atoms of two water molecules in 2. Complex 1 shows a three-dimensional structure, which is constructed by the links of [VO3]nn- chains with [ZnL]2+, forming one-dimensional channels occupied by guest water molecules. The monomers of [ZnL(H2O)2]2+ and [Ni(CN)4]2- are connected through the intermolecular hydrogen bonds to form a two-dimensional sheet in complex 2.     

质子交换膜燃料电池用碳纤维在浆液中分散机理研究

本文对市售典型碳纤维进行表面处理,根据毛细管渗透原理,测试碳纤维的润湿性能。对处理前后的碳纤维表面进行红外光谱、SEM、Zeta电位分析,结果发现,碳纤维的表面状况、分散剂粘度和Zeta电位是影响其在浆液中分散的主要因素。初步探讨了碳纤维在浆液中分散的机理,为合成燃料电池电极扩散层碳纸的功能性添加剂提供了理论指导,同时也为制备性能良好的质子交换膜燃料电池电极扩散层基底材料奠定了基础。     

《化学通报》2014年总目次

<正>~~     

阴离子交换树脂分离同位素稀释等离子体质谱法快速测定地质样品中的铼

建立了适合大批量低含量Re地质样品的测定方法,0.2 g样品通过HF,HNO3分解后在2 mol/L的HCl介质中用阴离子交换树脂进行振荡吸附,然后用HNO3(1+1)解脱,同位素稀释等离子体质谱法测定。     

高效阴离子交换色谱积分脉冲安培法测定蓝藻细胞培养液中的蔗糖和甘油葡糖苷

建立了一种测定蓝藻细胞培养液中蔗糖和甘油葡糖苷的高效阴离子交换色谱积分脉冲安培检测法。在最佳的分离条件下,蔗糖和甘油葡糖苷的质量浓度在0.1~50.0 mg/L范围内与色谱峰面积线性良好,线性相关系数r20.999 9。蔗糖和甘油葡糖苷的最低检测限分别是0.15 mg/L和0.03 mg/L,测定结果的相对标准偏差小于2%(n=8)。该方法样品处理简单,无基体干扰,测定的准确度,灵敏度高,可应用于蓝藻培养液中蔗糖和甘油葡糖苷的测定。     

钯铂核壳纳米催化剂颗粒中的原子扩散

铂原子单层的核壳结构催化剂因其高效的铂原子利用率和优异铂质量活性而广泛应用于燃料电池领域.在该系列材料中,钯@铂核壳催化剂具有更优于纯铂的氧还原(ORR)催化活性,因而拥有较好的应用前景.但由于钯原子在热力学上更倾向于富集到材料表面,钯@铂核壳催化剂的催化稳定性及原子扩散的途径需要更深入的研究.本文探究了热处理条件对钯@铂核壳结构稳定性的破坏,并确定了原子扩散对催化活性的影响.原位扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)证明了在250 oC的氩气氛围中,钯@铂纳米颗粒中原本清晰可见的1–2原子铂壳层已经消失,并伴随着颗粒表面钯铂合金化的形成.因钯金属可以吸收氢气而导致晶格间距的展宽,钯@铂核壳结构的破坏也可以通过氢气氛围中的原位X射线衍射谱中(111)衍射峰的展宽和位移进行判断.对钯@铂核壳纳米催化剂进行一系列温度的热处理结果显示,核壳结构的破坏在200 oC左右开始,并于200–300 oC之间急剧发生.一氧化碳电化学氧化脱附实验表明,热处理之后的核壳催化剂表面的一氧化碳氧化峰位置发生了明显的正移,也证明了热处理之后催化剂表面电子结构的变化.核壳结构改变对催化活性的影响也通过旋转圆盘电极进行了测量.相比于未经处理的样品, 200 oC处理之后的钯@铂核壳催化剂在0.9 V电位处的质量活性损失了约37%.进一步提高热处理温度至300 oC之后,钯@铂核壳催化剂的质量活性只有初始状态的44%.本文揭示核壳结构中因热处理而导致的原子扩散现象,并为燃料电池中核壳催化剂的应用及膜电极的制备工艺条件提供了参考.