稀土在直接甲醇燃料电池铂基催化剂中的应用及研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高效、低污染的特点而备受关注。铂基电催化剂被认为是DMFC阳极的有效催化剂。但由于在甲醇氧化过程中铂的活性中心容易被产生的中间产物如CO等吸附和堵塞,导致催化活性降低,稳定性差,严重制约了直接甲醇燃料电池推广应用。稀土元素由于其4f轨道独特的电子结构和相应的镧系收缩效应,在铂基电催化剂中可有效提高铂催化剂的活性和耐久性。本文简要总结近年来稀土氧化物作为铂基电催化剂的助催化剂、碳材料掺杂改性剂和载体在甲醇氧化反应中的催化活性和抗CO中毒能力应用研究,以及铂-稀土金属(Pt-RE)纳米合金催化剂对DMFC长期运行稳定性的影响;并对稀土元素在铂基电催化剂中的应用发展提出了展望。

有机液体储氢技术中催化剂应用的研究进展

近年来,随着氢能的快速发展,储氢问题日益突出。有机液体储氢技术凭借其高密度、高储氢效率、高安全性的等优势,在氢气储运市场占据一席之地。目前,国外对此项技术的研究和应用较多,而国内的研究报道较少,应用也几近空白。本文主要介绍了有机液态储氢技术优势及难点,重点对目前国内外研究现状进行了阐述。通过对国内外加氢、脱氢贵金属催化剂和非贵金属催化剂研究现状的介绍,将为开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,推动液态有机物储氢技术大规模的应用与发展,提供可能性。

车载燃料电池用铂基催化剂的研究进展

能源危机和环境污染是车载燃料电池发展的主要驱动力。电催化剂的性能和成本是制约其实现商业化的关键因素之一。目前,车载燃料电池用催化剂主要是铂(Pt)基催化剂,文章对质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和甲酸燃料电池三种车载燃料电池用铂基催化剂的研究进行综述,并对其存在的问题进行了分析和讨论。

活性炭载体的改性对钯炭催化剂性能的影响研究进展

活性炭载体的杂质成分和表面含氧官能团对钯炭催化剂的性能有显著影响。从改性活性炭载体的杂质成分,增加或去除表面含氧官能团的角度综述了近年来活性炭载体的改性对钯炭催化剂性能的影响。文献分析表明:活性炭载体的杂质成分一般会对钯炭催化剂的性能产生负面影响,但在氢化脱氯反应中却起到积极的作用;活性炭载体在液相和气相中氧化,能够增加表面含氧官能团的种类和数量,而惰性气氛下的热处理常被用于选择性的移去或去除一些官能团;表面官能团的数量和种类决定着贵金属钯前驱体的平衡吸附量,贵金属钯的分散度以及钯的粒径等,从而进一步影响所制备的催化剂的性能。

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究进展综述

燃料电池具有能量密度高、利用率高和清洁安静等优点,质子交换膜燃料电池因能够在近常温条件下工作而备受关注,其中膜电极是燃料电池的核心部件。综述了质子交换膜燃料电池膜电极组件的研究进展,从质子交换膜、催化层和气体扩散层3方面阐述各部件在膜电极中的作用,及其对膜电极性能的影响,并讨论通过调控膜电极中不同部件的结构提高膜电极性能的方法,提高贵金属催化剂的利用率,降低膜电极组件中贵金属用量。

Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂的制备及性能评价研究

采用溶胶-凝胶法制备了新型Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂。利用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、差热-热重分析(H2-TG)和氢气程序升温还原(H2-TPR)技术研究了不同焙烧温度条件下Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂的比表面积、物相结构、储氧量及氧化还原性能。结果表明,该催化剂热稳定性好,储氧量高。800℃焙烧4 h后,其比表面积和储氧量分别为176.88 m2/g和743.67μmol/g;1000℃焙烧4 h后,贵金属颗粒小于10 nm。分别在模拟天然气(CNG)车尾气和汽油车尾气氛围下的整体式小样性能评价表明,该催化剂可用于CNG车尾气的净化,其最佳空燃比(α)范围为0.978~1.025;也可用于汽油车尾气的净化,最佳空燃比α≈1。

钯催化剂在邻氯硝基苯加氢反应中的研究进展

在邻氯硝基苯加氢制备邻氯苯胺的反应中,钯催化剂的催化活性高,但因易脱氯生成副产物苯胺,限制了钯催化剂在该工艺中的应用。综述了4类钯基催化剂在抑制脱氯副反应、提高选择性和转化率的研究进展。单钯催化剂的性能受纳米钯尺寸、载体性能和反应条件的影响较大;双、多金属钯基催化剂通过金属助剂的协同和增强效应提高了选择性;有机络合物钯基催化剂和非晶态钯基催化剂具有特别的潜能,但相关研究尚处在起步阶段。基于分析,展望了钯催化剂的研究方向。

Pt:Ni原子比对Pt-Ni八面体氧还原活性的影响

Pt-Ni八面体纳米颗粒被认为是具有开发前景的氧还原反应(ORR)催化剂。在之前的报道中Pt-Ni八面体氧还原活性随Pt:Ni原子比的变化往往被表述为火山曲线,并缺乏相关的构效关系研究。本实验通过对不同Pt:Ni原子比的Pt-Ni八面体纳米粒子ORR性能表征,发现了不同于先前报道的ORR面积比活性与Pt:Ni原子比的关系:Pt3Ni>PtNi2>PtNi。同时,在相同的Pt负载量下,ORR质量比活性的大小顺序为Pt3Ni≈PtNi2>PtNi。此反常的相互关系可以利用晶格收缩程度和Pt利用率进行解释:表面晶格收缩程度Pt3Ni>PtNi2>PtNi,这与ORR面积比活性的顺序一致,而质量比活性同时受面积比活性与表面铂利用率的影响。以上结果证实ORR活性可以通过表面张力和铂利用率进行调变。