ZIF-8复合PEO基固态电解质的制备与改性研究

在聚环氧乙烷(PEO)基固体聚合物电解质中加入无机填料,是一种低成本、有效改善其力学和电化学性能的方法。为了更有效地改善PEO基固态电解质的电化学性能,本工作采用流延法制备了纳米沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)与聚氧化乙烯(PEO)复合的固态电解质。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理表征和电化学阻抗谱(EIS)、伏安线性扫描(LSV)、充放电循环等电化学测试手段,证明了加入20%ZIF-8纳米粒子的PEO基复合固态电解质CPE20具有最小的体电阻、较宽的电化学稳定窗口与最低的活化能(8.4×10^(-3)eV);20℃时,其电导率达到了4.9×10^(-5)S/cm(比纯PEO高一个数量级);70℃时,其电导率为1.08×10^(-3)S/cm(与液态电解液相当);CPE20的锂离子迁移数提高至0.46,而纯PEO基固态电解质为0.36;采用CPE20制备的LiFePO_(4)||Li电池在室温下具有良好的容量和循环性能,而且容量保持率超过96%。加入适量的惰性填料ZIF-8时,可以有效降低聚合物的结晶度,增加聚合物的非晶区,促进锂盐的溶解,提高锂离子的迁移率,使复合固态电解质具有更加优异的电化学性能。因此添加ZIF-8的PEO基固相聚合物在固态金属锂电池中具有广阔的应用前景。

直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂研究的新动向

概述了直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂最近的一些研究情况。电化学沉积法和采用有机金属前驱体、有机溶剂中还原金属化合物制备催化剂的方法可以有效地控制催化剂组成、分布、颗粒大小 ;铂 -金属大环化合物对甲醇的电催化氧化具有很好的催化活性 。

PtRuMo/C催化剂的制备及其对甲醇的电催化氧化作用

采用混合水溶液浸渍、硼氢化钠还原的方法制备了PtRuMo/C催化剂。以饱和吸附的CO溶出电量归一化电流表示电催化剂对甲醇的电催化氧化活性 ,在半电池中考察了硫酸溶液中 ,甲醇的浓度、温度对催化剂的活性的影响 ,并筛选了催化剂的适宜组成 ,n(Pt)∶n(Ru)∶n(Mo) =1∶0 5∶1较好。此催化剂适宜在室温下使用 ,适宜的甲醇浓度为 1 0～ 2 0mol/L。

MoO_x、WO_x对PtRu/C催化剂甲醇电氧化作用的影响

采用甲酸还原的方法制备了PtRu/C催化剂,溶胶-浸渍的方法制备了PtRuWOx /C、PtRuMoOx /C催化剂,通过循环伏安法和电流-电位极化法研究了催化剂对甲醇的电氧化作用。结果表明,MoOx ,WOx 组分对甲醇的电氧化具有促进作用。通过饱和吸附CO溶出电量测定三种电催化剂的电化学表面积,发现MoOx 、WOx 组分对CO无吸附作用,但能有效地催化CO的氧化。

单室固体氧化物燃料电池的研究进展

单室固体氧化物燃料电池是一种新的燃料电池。它是将燃料直接与空气混合,导入电池反应器,因而其构造更为简单。现今研究的重点在于提高电极材料在燃料 空气混合气中的选择性及阐明电极反应过程的机理,为开发适合单室燃料电池系统的电极和电解质材料提供理论基础。介绍了单室固体氧化物燃料电池的工作原理,概述了其发展历史和目前所取得的主要成果,讨论了其存在的主要问题以及今后的发展方向。

MeAPO-5(Me=Fe、Co、Mn)分子筛的制备、表征及催化环己烷氧化性能

以拟薄水铝石、正磷酸、九水合硝酸铁、硝酸锰、四水合乙酸钴为原料,三乙胺（Et3N）为模板剂,水热晶化法合成了一系列具有不同金属质量分数的FeAPO-5、CoAPO-5和MnAPO-5分子筛.采用XRD,UV-V is,SEM及氮气物理吸附-脱附等手段对分子筛的结构、形貌以及金属原子在分子筛骨架中的存在状态进行了表征.结果表明,M eAPO-5（M e=Fe、Co、Mn）分子筛为A lPO-5分子筛的结构和形貌;分子筛孔径位于0.6~1.2 nm之间,属微孔结构;Fe、Co、Mn进入了分子筛的骨架;CoAPO-5和MnAPO-5分子筛骨架中存在四配位的Co（II）和Mn（II）,经过焙烧,可以部分氧化为Co（III）和Mn（III）.考察了O2作为氧化剂时3种分子筛在低温环己烷液相氧化反应中的催化性能.结果表明,由于MnAPO-5深度氧化能力较高,导致其对环己烷氧化反应目的产物选择性过低.对于环己烷氧化反应,FeAPO-5,CoAPO-5分子筛作为催化剂更为合适.对于FeAPO-5催化剂,环己烷转化率为7.93%,KA油（环己醇和环己酮的统称）总选择性达到93%,酮醇比为2.87.

直接甲醇燃料电池性能研究

以自制的PtRuMo/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂制备了膜电极,考察了单电池在常压下的性能,分析了影响电池性能的因素。研究结果显示以氧气为氧化剂在常压、室温工作,50mA/cm^2时,稳定输出电压0.237V;以空气为氧化剂时,在常压、室温工作,输出电流密度40mA/cm^2时稳定的输出比功率为8mW/cm^2。适宜的操作条件:甲醇浓度为2.5mol/L,甲醇流量为1.04mol/L,氧气流量范围60￣100SCCM,空气流量范围为125￣200SCCM。电池性能的初步分析显示,催化层中存在较高的质子传递电阻,使得电池在大电流放电时性能下降较快,限制了比功率的提高。

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

研究了混合溶液浸渍、液相还原方法制备的甲醇氧化电催化剂PtRuMo/C的物理化学和电化学性质。XPS、XRD和电化学特性研究结果表明,PtRuMo/C催化剂中存在PtRu合金相,而Mo则以氧化物的型式存在。XRD测得的催化剂平均粒经为7 nm。以自制的PtRuMo/C阳极催化剂和Pt/C催化剂为阴极催化剂,组装了直接甲醇燃料电池并测试了电池性能。结果表明,PtRuMo/C具有较好的甲醇催化氧化性能,影响阳极在大电流密度下放电的主要因素是催化层中高的质子传递电阻。

聚吡咯修饰Nafion膜直接甲醇燃料电池的性能

用FeCl3化学氧化法制备了PPy/Nafion改性膜,采用浸渍-还原法在PPy/Nafion阴极侧上沉积Co金属,制得Co-PPy/Nafion电解质膜。采用TG、CV及交流阻抗谱测试了Nafion膜及改性膜的热稳定性,质子电导性和甲醇渗透性能,结果表明:PPy/Nafion及Co-PPy/Nafion改性膜具有更好的热稳定性和抗甲醇渗透性。分别以Co-PPy/Nafion改性膜、PPy/Nafion改性膜和纯Nafion膜为电解质膜,PtRu/C为阳极催化剂,Pt/C为阴极催化剂组装DMFC并考察其性能。实验结果表明:Co-PPy/Nafion改性膜组装单电池在高浓度甲醇及大电流密度的测试条件下,表现出更优异的电池性能。

Pt／CNTs电催化剂制备的UV-Vis、FTIR和XRD光谱分析

采用在乙二醇溶液中添加十二烷基硫酸钠(SDS)作为稳定剂的调变乙二醇还原法,制备了高分散的碳纳米管(CNTs)负载Pt电催化剂Pt/CNTs。利用紫外-可见(UV-Vis)、傅里叶变换红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)光谱研究了催化剂的制备过程和结构,考察了Pt/CNTs制备过程中SDS的添加对其结构和甲醇电催化氧化活性的影响。结果表明,在乙二醇溶液中PtCl62-与SDS形成了配合物,PtCl62-能够被乙二醇完全还原;超声处理后的CNTs表面接上了含氧基团,有利于Pt粒子的吸附,催化剂上不残留有SDS;Pt/CNTs电催化剂具有典型的面心立方结构,添加SDS制备的Pt/CNTs-2电催化剂Pt高度分散,粒径更小,达4.5 nm。循环伏安(CV)测试结果表明,添加SDS制备的Pt/CNTs-2电催化剂比传统乙二醇还原法制备的Pt/CNTs-1具有更高的甲醇电催化氧化活性。

苯乙烯-氧乙烯-苯乙烯三嵌段聚合物的受限结晶行为的反气相色谱分析

采用反气相色谱法研究了苯乙烯 氧乙烯 苯乙烯三嵌段结晶聚合物 (PS PEO PS)的结晶熔融相变 ,测定了PS PEO PS的结晶度、熔点以及熔程 ,探讨了正构烷烃探针分子的碳链长度对测定结果的影响。研究结果表明 :PS PEO PS的微相分离对PEO链段的结晶行为有较大的影响 ,其晶体结构中存在由多种不完善PEO结晶和PS非结晶构成的中间层 ;正构烷烃探针分子的碳链长度对测定PS PEO PS的熔点和熔程无影响 ,但对结晶度测定和PEO结晶熔融相变的检测影响较大 ,所测得PS PEO PS的结晶度随正构烷烃探针分子碳链的增长而降低 ,合适的短链正构烷烃探针分子能真实反映中间层的存在以及中间层中不完整PEO结晶的多重熔融相变。

钴掺杂含氮碳气凝胶的制备及性能研究

以三聚氰胺、甲醛为原料,钴盐为金属前驱体,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂的有机气凝胶及含过渡金属的氮掺杂气凝胶,并通过高温炭化得到钴掺杂含氮碳氧还原电催化材料.在酸性介质中,通过旋转环盘电极研究金属复合的氮掺杂炭气凝胶的电化学氧还原活性.

还原染料电化学还原染色方法研究进展

还原染料的电化学还原染色方法是环境友好的新型染色方法,具有还原剂使用量少或不使用还原剂、排放的废水少,染色过程易于控制等特点。介绍了还原染料的间接电化学还原、直接电还原和电催化氢化方法的原理、特点和工艺过程,探讨了三种方法各自的优点和需要解决的问题。

氮化钒的制备及其电化学性能

以V2O5为原料,采用熔融水淬法制备V2O5干凝胶,经氨气程序升温还原V2O5得到VN粉体.通过XRD,循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗等方法对V2O5原料、干凝胶和VN的物相结构与电化学性能进行表征测试,研究VN的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,V2O5原料经过熔融水淬处理后,晶体结构发生较大的变化.在空速为300 h-1、升温速率为2℃.min-1下,氨气还原V2O5制得的VN在1 mol.L-1的KOH碱性电解液中电化学反应电阻最小.当放电电流密度为0.25 A.g-1时,VN电极材料的比电容值达到74.2 F.g-1,且恒流充放电曲线对称性较好.

CoPc/C催化剂及气体扩散电极的氧还原性能

制备了碳载酞菁钴(CoPc/C)催化剂及气体扩散电极;在酸性介质中,用循环伏安、线性扫描伏安法研究了CoPc/C的氧还原性能;考察了催化剂的热处理温度和载量对电极氧还原性能的影响。经700℃热处理的催化剂性能较好,气体扩散电极中催化剂的适宜载量为5 mg/cm2,电极具有良好的耐甲醇性能。交流阻抗谱的模拟结果显示,气体扩散电极的氧还原反应由电荷传递阻抗和电化学吸附阻抗共同决定。

直接甲醇燃料电池阳极电催化剂材料的研究

评述了直接甲醇燃料电池阳极电催化剂研究中的几个热点问题 ,简述了催化剂材料的制备方法和最新的发展情况 ,概述了铂基二元、三元、四元催化剂材料的研究现状、取得的主要成果和存在的主要问题 ;铂基钙钛矿类和非铂基催化剂的成本低 ,但需要进一步解决在酸性介质中的寿命短和活性低的问题。

Co/MR氮掺杂炭气凝胶的制备、结构及氧还原性能

以三聚氰胺、间苯二酚、甲醛为原料，采用溶胶一凝胶法、冷冻干燥等步骤制备出三聚氰胺-间苯二酚一甲醛（MR）干凝胶；并以所制炭气凝胶为载体浸渍硝酸钴，经氮气中高温炭化，得到钴复合氮掺杂的炭气凝胶。考察间苯二酚和三聚氰胺比例、凝胶pH值及炭化条件等对气凝胶结构和催化氧还原活性的影响，采用XRD、XPS、低温氮气吸脱附等方法研究催化剂的结构。随pH值增加，MR气凝胶的介孔分布向小孔移动；当M／R物质的量比为6：1时，其介孔分布为3．0—4．0nm。钴复合炭气凝胶多孔结构中存在均匀分布Co金属颗粒和管状炭，Co金属颗粒粒径随炭化温度升高而增加。采用旋转圆盘电极研究催化剂在0．5mol／LH2SO4溶液中的电化学性能，结果表明催化剂具有良好的氧还原活性。

氮掺杂碳气凝胶负载钴电催化剂的性能研究

以三聚氰胺、甲醛为单体,硝酸钴为金属前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的有机气凝胶,在氩气气氛中高温炭化制得氮掺杂碳气凝胶负载钴氧还原电催化剂(Co-CA-N).使用XRD、元素分析、全自动比表面积及微孔分析等方法对催化剂结构进行了表征.在0.5mol·L-1H2SO4溶液中应用循环伏安法和旋转圆盘电极检测催化剂氧还原活性,用商品PtRu/C作为阳极催化剂,自制Co-CA-N为阴极催化剂,采用喷涂法制备了膜电极,并组装了DMFC单电池,考察了Co-CA-N对DMFC单电池性能的影响.实验结果显示:Co-CA-N具有较好的氧还原催化活性.

苯直接催化氧化制苯酚的研究

一步法由苯直接催化氧化制取苯酚的反应具有潜在工业生产意义,其环境友好的特点有利于今后的发展。目前,采用沸石分子筛催化剂的多相催化反应在精细化学品合成中的应用得到广泛研究。评述了苯直接催化氧化制取苯酚反应中的沸石分子筛/H2O2体系和沸石分子筛/N2O体系的研究进展。并对催化反应中的影响因素和反应机理进行了阐述。

电沉积法制备PtRuNi、PtRuMo催化剂及甲醇电氧化性能研究

采用恒电位法在玻碳电极上沉积PtRu、PtRuNi和PtRuMo催化剂，研究了催化剂在硫酸溶液中对甲醇的电氧化性能；采用EDS-SEM观察催化剂的形态和测试催化剂的整体组成．研究结果表明，三种催化剂的组成（原子比）分别为Pt／Ru／Mo=3／1／1，Pt／Ru／Ni=5／1／0．13，Pt／Ru=3／1，沉积的粒子为球形，粒径在100～600nm．三种催化剂对甲醇的电氧化活性依次为PtRuMo〉PtRuNi〉PtRu.