氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。

Pt-WO_3/C电极表面活化对乙二醇和CO氧化的作用

用丙酮和四氢呋喃混合溶液对Pt-WO3/C电极进行表面活化处理后,乙二醇在Pt-WO3/C电极上的电催化氧化活性大幅度提高.发现无论在中性溶液中还是在酸性溶液中,表面活化处理后的Pt-WO3/C电极,乙二醇的起始氧化电位负移,氧化峰电流在酸性介质中增加到表面活化处理前的3.2倍;中性介质中增加到表面处理前的4.7倍,其主要原因是表面活化处理后,一方面增加了催化剂Pt的活性表面,另一方面也促进了电极表面吸附的CO的电氧化,减少了CO对电极表面的毒化作用.

乙二醇在Pt-WO_3/C上的电催化氧化

用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)法研究了乙二醇(EG)在碳载Pt-WO3(Pt-WO3/C)和碳载Pt(Pt/C)电极上的电化学氧化行为.发现Pt-WO3/C电极对EG氧化的电催化活性比Pt/C电极高.这是由于WO3能提供EG在Pt上氧化所需的含氧物种,而且WO3能降低EG氧化的中间产物CO在Pt上的吸附强度.

Pt/C电极表面活化处理对乙醇电催化氧化的影响

The electrocatalytic activity of the Pt/C electrode for the ethanol oxidation was significantly increased after the electrode being treated with mixed solvent of tetrahydrofuran and acetone. The onset potential of the ethanol oxidation shifted more negative than that at the untreated Pt/C electrode. The peak current of the ethanol oxidation at the treated Pt/C electrode was 2.3 and 3.1 times compared with that at the untreated Pt/C electrode in acidic and neutral solution, respectively. In addition, the treatment of the Pt/C electrode could decrease the adsorption strength of COad, the intermediate of the ethanol oxidation and thus, decrease the poison effect of the COad to the Pt/C electrode.

Pt-WO_3/C电极表面活化处理对乙醇和CO的电催化氧化作用

运用一种新的电极表面活化处理的方法,使乙醇和CO在Pt-WO3/C电极上的电催化氧化活性大幅度提高.发现无论在中性溶液中还是在酸性溶液中,乙醇在表面活化处理后的Pt-WO3/C电极上起始氧化电位负移,氧化峰电流密度在酸性介质中增加到未表面活化处理前的2.1倍;中性介质中增加到表面处理前的1.9倍,其主要原因是表面活化处理后,一方面增加了催化剂Pt的活性表面,另一方面也促进了吸附的CO的电氧化,减少了CO对电极表面的毒化作用.

质子交换膜燃料电池氧还原Pt基催化剂研究进展

化石能源正在日渐枯竭,环境污染问题也亟待解决,但社会对能源的需求正在与日俱增,因此开发绿色能源得到了科研工作者的广泛关注。其中,作为高效能源转换装置的燃料电池因具有效率高、性能强、环保性能好等优点而备受关注。在燃料电池催化剂的选择上,Pt基催化剂因具有独特的催化性能成为首选材料,但其高昂的制备成本和不稳定的催化性能使Pt基催化剂在商业化过程中受到阻碍。简单介绍了质子交换膜燃料电池阴极氧还原Pt基催化剂的工作原理、催化剂活性影响机制,从合金型Pt基催化剂、核壳结构Pt基催化剂、不同载体担载Pt基催化剂、单原子Pt基催化剂4个方面综述了Pt基催化剂的研究方向,最后对其未来研究的发展方向进行了展望。

SnO_(2)-C载体对Pd催化剂电催化性能的影响研究

以SnO_(2)和Cabot Vulcan XC-72为原料合成了SnO_(2)-C材料,并将其用作担载Pd纳米颗粒的载体,从而制备出Pd/SnO_(2)-C催化剂,并研究其在甲酸环境下的电催化氧化性能,在电化学测试中,催化剂的抗CO中毒能力以及活性有明显的提高,通过进一步优化SnO_(2)在载体材料中所占比例,当SnO_(2)占载体质量20%时,催化剂在甲酸中抗CO中毒能力以及活性达到最高。

热活化提升Pd/C催化剂甲酸电氧化性能的研究

通过微波辅助多元醇方法以XC-72碳黑作为基体材料制备了Pd/C材料,对其进行惰性气氛下热活化处理,制备了热活化Pd/C催化剂,并对不同温度制备的Pd/C催化剂的电催化甲酸氧化反应的性能进行了探究。在电化学测试中,热活化后的Pd/C催化剂的电催化活性和长时间运行稳定性都得到了显著提升。此外,在对热活化温度优化后,发现当热活化温度达到500℃时,所制备的Pd/C-500℃催化剂的甲酸电氧化活性和稳定性达到最佳水平。分析认为,催化性能的提升来源于Pd纳米颗粒的结晶性的提高,以及更强的金属载体的相互作用。

WO_(3)/CNTs担载Pd催化剂对甲酸电催化氧化性能的研究

采用WO_(3)和CNTs混合作为Pd催化剂的载体,通过微波辅助乙二醇法合成Pd-WO_(3)/CNTs催化剂,用于直接甲酸燃料电池,研究其对甲酸电催化氧化的性能。通过循环伏安法、电化学阻抗和计时安培技术证实,在Pd/CNTs催化剂中添加适量的WO_(3),催化剂的活性和稳定性都有所提高。当WO_(3)含量为载体质量的10%时,甲酸电催化氧化性能最佳。Pd-WO_(3)/CNTs-10%催化剂上的正扫氧化峰电流密度达到59.92mA·cm^(-2),是Pd/CNTs的2.21倍。因此,我们发现Pd-WO_(3)/CNTs催化剂用于直接甲酸燃料电池(DFAFC),对其发展具有广阔的应用前景。

MnO_(2)-C载体对Pd催化剂电催化性能的研究

以MnO_(2)和CabotVulcanXC-72为原料合成了MnO_(2)-C材料,并将其用作担载Pd纳米颗粒的载体,从而制备出Pd/MnO_(2)-C催化剂,并研究其在酸性环境下对甲酸的电催化氧化性能,在电化学测试中,催化剂的稳定性及活性有明显的提高,通过进一步的优化MnO_(2)在载体材料中所占比例,当MnO_(2)占载体质量15%时,催化剂在甲酸中氧化的稳定性及活性达到最高。