助剂对Ru/C催化剂的表面性质及氨合成催化性能的影响

以碱金属、碱土金属硝酸盐作为助剂前体,活性炭为载体制备了系列负载型钌催化剂,采用物理吸附、化学吸附和XRD等表征手段,考察了助剂对Ru C催化剂的比表面、孔分布和钌分散度的影响,并在430℃、10 0MPa和10000h-1条件下进行氨合成活性评价。结果表明,单助剂Ru C催化剂,碱金属助剂的促进作用与其相应氢氧化物碱性变化规律一致,碱土金属助剂的促进作用与其相应氧化物碱性变化规律一致。在同类化合物中,铯和钡均是最有效的助剂,钡比铯具有更强的促进作用。以硝酸钡和硝酸铯制备双助剂Ru C催化剂,先钡后铯分步浸渍制备钌催化剂的活性不仅明显高于钡、铯共浸渍钌催化剂,而且也高于先铯后钡分步浸渍钌催化剂。

有机助剂对葡萄糖加氢反应中Ru/C催化剂的影响

考察了Ru/C催化剂制备过程中加入有机助剂对葡萄糖加氢反应活性、制备重现性和使用稳定性的影响.利用分光光度法考察了RuCl3在活性炭上的吸附量和吸附强度,并通过程序升温还原(TPR)技术,考察Ru/C催化剂的表面还原性质,探讨了Ru/C催化剂表面性能与催化剂活性的关联规律.结果表明,加入有机助剂不仅能增加Ru的吸附量和吸附强度,改善催化剂的表面性能,并明显提高了催化剂的活性、稳定性和制备重现性.

PEMFC催化剂的研究:自制抗CO中毒Pt-Ru/C电催化剂的性质

用胶体法制备了抗CO中毒PEMFC阳极Pt Ru/C电催化剂 (标记为THYT 2 ) ,对比研究了THYT 2与JohnsonMatthey(JM)公司同类品牌Pt Ru/C催化剂的电化学及其它物理化学性能 .结果表明 ,THYT 2电催化剂在甲醇燃料电池和CO/H2(ΦCO=1× 10 -4)的氢氧燃料电池中的电催化行为与JM催化剂相当 ,但THYT 2在低浓度CO氢气燃料中的电池性能更好 .两种催化剂的其它物理化学性质具有类似性 :XPS分析结果表明THYT 2和JM催化剂中都有三种不同价态的Pt存在 :即金属态Pt(0 )、氧化态Pt(II)和Pt(IV) .HRTEM测试结果表明两种催化剂的粒径处在 2～ 3nm左右 ,这可能是它们拥有良好电化学性能的主要原因之一 .本文还对催化剂中Pt与Ru组分的分布和相互作用进行了讨论 ,提出了改进Pt

Ru/C催化剂的制备及其在精细化工中的应用

综述了制备方法、钌前驱体种类和活性炭性质对Ru/C催化剂性能的影响,阐述了Ru/C催化剂在羰基加氢和芳环加氢反应中的具体应用,并对Ru/C催化剂的开发进行了展望。

具有高活性和突出的抗中毒性能的Pt修饰Ru/C催化剂的制备和表征(英文)

采用两步浸渍-还原法制备了一种具有高Pt利用效率,高性能的Pt修饰的Ru/C催化剂(Ru@Pt/C).对于甲醇的阳极氧化反应,该催化剂的单位质量铂的催化活性分别为Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的1.9、1.5和1.4倍;其电化学活性比表面积分别为Pt/C和自制PtRu/C的1.6和1.3倍.尤为重要的是该催化剂对甲醇氧化中间体具有很好的去除能力,其正向扫描的氧化峰的峰电流密度(If)与反向扫描氧化峰的峰电流密度(Ib)之比可高达2.4,为Pt/C催化剂的If/Ib的2.7倍,表明催化剂具有很好的抗甲醇氧化中间体毒化的能力.另外,Ru@Pt/C催化剂的稳定性也高于Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的稳定性.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,Pt在Ru表面的包覆结构得到了印证.Ru@Pt/C的高铂利用效率、高性能和高抗毒能力使其有望成为一种理想的直接甲醇燃料电池电催化剂.

反胶束法制备PEMFC用Pt-Ru/C催化剂

采用反胶束法制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt-Ru/C催化剂.反胶束体系由环己烷、水、表面活性剂和正辛醇组成.研究了反胶束体系中水与表面活性剂的物质的量之比(ω)、不同类型的表面活性剂和不同还原剂等因素对Pt-Ru/C催化剂性能的影响.研究表明,采用SDS为表面活性剂,控制ω值在适宜的范围内,采用强还原剂KHB4,在室温下反应,可得到粒径小、分布均匀的Pt-Ru/C催化剂.透射电镜(TEM)测试结果表明,Pt-Ru粒子的平均粒径为3.1nm;X射线衍射(XRD)分析表明,Pt-Ru/C催化剂合金化程度高,相对结晶度为3.1;能量散射能谱(EDS)分析表明,形成的Pt和Ru的含量接近实验设定值.在0.5mol/L的H2SO4以及与0.5mol/L的CH3OH混合溶液中的循环伏安测试结果表明,自制Pt-Ru/C催化剂与Johnson公司商品Pt-Ru/C催化剂的电化学性能相近.

Ru/C催化生物质基乙酰丙酸合成γ-戊内酯的研究

将高活性的负载型Ru/C催化剂应用到乙酰丙酸的加氢实验中,对影响Ru/C催化下乙酰丙酸加氢反应制备γ-戊内酯的因素进行了讨论,并利用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对Ru/C催化剂在使用前后的变化进行了表征,探讨了反应的可能路径。得出适宜的反应条件:温度130℃、压力1.2 MPa、催化剂用量为5%(质量分数)、溶剂为无水甲醇,该条件下原料乙酰丙酸转化率达92%,产物γ-戊内酯选择性达99%,与Pd/C、雷尼镍、漆原镍相比,原料转化率和产物γ-戊内酯的选择性均比较高。

三组Pt-Ru/C催化剂前驱体对其性能的影响

分别以三组不同的Pt和Ru化合物为前驱体,采用热还原法制备了Pt-Ru/C催化剂,比较不同前驱体对催化剂性能的影响;通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析.结果表明以H2PtCl6+RuCl3和自制(NH4)2PtCl6+Ru(OH)3为前驱体的催化剂Pt和Ru没有完全形成合金状态,在Pt(111)和Pt(200)之间有Ru(101)存在;以Pt(NH3)2(NO2)2和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂未检测出Ru金属或其氧化物的衍射峰,Pt-Ru颗粒在载体上分散均匀,粒径最小,为3.7nm.利用玻碳电极测试了循环伏安、记时电流和阶跃电位曲线,考核了上述催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响;结果表明:以Pt(NH3)2(NO2)2和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高,循环伏安曲线峰电流密度达11.5mA·cm-2.

Ru/C催化对苯二甲酸二甲酯加氢制1,4-环己烷二甲酸二甲酯

在低温、低压条件下,以Ru/C为催化剂,利用对苯二甲酸二甲酯催化加氢制备1,4-环己烷二甲酸二甲酯。考察了溶剂、反应温度、反应压力、催化剂用量对对苯二甲酸二甲酯加氢的影响。实验结果表明,在乙酸乙酯用量为100 mL、对苯二甲酸二甲酯质量为10. 0 g、催化剂质量为0. 5 g、100℃和4 MPa条件下反应20 min,对苯二甲酸二甲酯的转化率为99. 9%,1,4-环己烷二甲酸二甲酯的选择性为98. 9%。

四氢呋喃-水-乙醇三元溶液体系制备高合金化Pt-Ru/CMK-3催化剂

提出了在四氢呋喃(THF)、H_2O和乙醇三元体系中用一般的化学还原法在室温下制备高合金化Pt-Ru/CMK-3催化剂的新方法.与在纯水中制得的商品化ETEK催化剂相比,其Pt-Ru粒子的合金化程度高、平均粒径较小且相对结晶度低,因此,该催化剂对甲醇氧化的电催化活性远高于在纯水中制得的Pt-Ru催化剂.高合金化程度的原因是H_2PtCl_6和RuCl_3在THF、H_2O和乙醇三元溶液体系中的起始还原电位相近.此外,CMK-3以其规整的二维有序孔道结构,为直接甲醇燃烧电池(DMFC)中电子和物质的传输提供了方便的路径,其巨大的比表面积也为Pt-Ru纳米粒子的均匀分散提供了良好的载体.

碳载体的O_3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性,利用O_3处理的Vulcan XC-72碳黑为载体,制备Pt-Ru/C催化剂,并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较.采用XPS和BET测试了O_3处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积,结果表明,随处理时间延长,碳表面含氧浓度先减少后增加,比表面积减小;而随着处理温度升高,比表面积增加,含氧浓度先减少后增加.XRD,TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明:O_3处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好.在0.5mol/L CH3OH和0.5mol/L H2SO4溶液中,利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线,结果表明:O_3处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高.研究了O_3处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响,电化学测试表明:140℃处理6min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.

炭载体前处理对Pt-Ru/C催化剂性能影响

为研究水蒸气处理后热处理对炭黑表面特性的影响,提高DMFC阳极催化剂的催化活性,利用先水蒸气处理后热处理的Vnlcan XC-72炭黑为载体制备Pt-Ru/C催化剂,与水蒸气处理的和未经处理的炭载体制备Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较。采用XPS和BET测试了处理后的炭粉表面的含氧浓度和比表面,结果表明:水蒸气处理后,炭载体比表面积增大,含氧浓度降低;水蒸气处理后热处理,炭载体比表面积进一步减小,含氧浓度增加。用XRD对催化剂的结构进行了表征,结果表明:水蒸气处理后热处理的炭黑为载体制备Pt-Ru/C催化剂结晶状态良好,催化剂颗粒较小。在0.5mol/L CH3OH和0.5mol/L H2SO4混合溶液中,利用玻炭电极测试了循环伏安曲线和阶跃电位曲线,结果表明:用先水蒸气处理后热处理的炭粉为载体制备的催化剂比仅水蒸气处理和未经处理的炭粉为载体制备的催化剂的活性最高。

Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法制备了直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极用Ir-Ru/C催化剂,研究了n(Ir)∶n(Ru)对Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力的影响。当n(Ir)∶n(Ru)=3∶1时,Ir-Ru/C催化剂具有很好的抗甲醇能力,对氧还原的电催化活性好于n(Ir)∶n(Ru)=1∶1和2∶1时,也好于Ir/C催化剂和Ru/C催化剂。

超临界流体技术制备Ru/C催化剂的研究

以活性炭为载体、氯化钌为活性前驱体,采用超临界CO2流体沉积技术制备了Ru/C催化剂,用葡萄糖加氢生产山梨醇反应考察催化剂的催化活性。用正交实验考察了温度、CO2的量和还原剂KBH4的量等因素对制备Ru/C催化剂催化活性的影响规律;用红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)对Ru/C催化剂样品进行了结构表征。结果表明:制备温度对Ru/C催化剂的性能影响较大,Ru/C催化剂制备的最优工艺为:颗粒炭为0.6000 g,RuCl3为0.1000 g,助溶剂甲醇的量为0.5 mL,温度为60℃,充CO2量为40 mL,还原剂KBH4的量为0.10 g。最佳催化剂的催化活性为28.3 mmol/(min.g),是传统制备催化剂的1.89倍;RuCl3与颗粒C的结合不是简单的物理粘合,而是发生了一定的化学作用,形成的Ru/C催化剂保持了炭颗粒原有的表面结构形貌,负载的钌分布十分均匀。

浸渍溶液中有机组分对Pt-Ru/C催化剂性能的影响

采用浸渍还原法制备Pt-Ru/C催化剂,选用不同的有机组分(如乙醇、异丙醇、四氢呋喃和乙二醇)组成浸渍溶液.这些有机组分与前驱体(PtC l62-和Ru3+离子)形成的配合物空间位阻的不同,直接影响前驱体在载体表面的吸附状况和还原电位,进而影响粒子尺寸、晶体结构和Pt-Ru/C催化剂的性能.实验表明,采用等体积比的乙二醇和水混合溶剂制备的Pt-Ru/C催化剂,透射电镜测试Pt-Ru粒子的平均粒径为2.7 nm,且粒径分布均匀;X射线衍射分析表明,Pt-Ru粒子相对结晶度低(IPt/IC=1.67),合金化程度较高(Pt-Ru合金中Ru原子分数为0.471).在0.5 mol/L H2SO4和0.5 mol/L CH3OH混合溶液中的循环伏安测试表明,所制备的Pt-Ru/C具有良好的催化活性和抗CO中毒能力.

燃料电池PtRu/C催化剂CO容限能力的表征

采用反胶束法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用PtRu/C催化剂。反胶束体系由水相、环己烷、表面活性剂SBS和正辛醇组成,体系中n(水)/n(表面活性剂)为7,m(表面活性剂)/m(环己烷)为0.115,还原剂为KHB4溶液。在PEMFC连续运行条件下对所制备的催化剂性能进行考察。分别以纯氢和含不同浓度CO的氢气为燃料气,测试PEMFC的V-t曲线和I-V特性,以此来评价电催化剂的活性、稳定性和对CO的容限能力。试验结果与Johnson Matthey公司的同类产品进行了比较。

Ru/C在CO2加氢中碳载体的甲烷化和气化行为的研究

在对γ-Al2O3、SiO2和活性炭负载钌催化剂的CO2加氢性能研究基础上,研究了在CO2和氢气气氛中活性炭的甲烷化和气化行为.结果表明,在钌催化作用下的CO2加氢反应中,CO2的转化率和甲烷选择性都很高.在加氢过程中,活性炭与氢气的甲烷化反应和与CO2的气化反应都会导致Ru/C催化剂的流失.活性炭与CO2的气化反应是一个很显著的反应,但是同时也会因为氢气的存在而受到抑制.

不同电极上Pt-Ru/C催化剂对甲醇催化氧化的比较研究

利用玻碳电极和粉末微电极测试甲醇在Pt-Ru/C催化剂上的循环伏安曲线。比较玻碳电极和粉末微电极上的循环伏安行为,并测定甲醇在Pt-Ru/C催化剂上电催化氧化的动力学参数。结果表明:用玻碳电极和粉末微电极测试的甲醇在Pt-Ru/C催化剂上循环伏安曲线特性相同,测试计算的甲醇反应动力学参数相同,扩散系数几乎相同,两种电极都能较准确的测试催化剂的电催化活性。粉末微电极上浓差极化较小,当进行低速循环伏安扫描时,可以忽略浓差极化,电极过程只存在电化学极化。在玻碳电极上,使用Nafion膜不影响甲醇的扩散,催化剂的用量可以准确控制,能够精确计算催化剂的利用率。玻碳电极和粉末微电极各有特点,测试催化剂的电催化活性时可以根据实验要求选用。

Pt-Ru/C催化剂在甲醇电氧化过程中的组成和结构变化

本文研究了Pt—Ru／C催化剂在甲醇电催化氧化过程中组成和结构的变化。结果表明：在扫描初期．Pt-Ru催化剂的表面处于富Ru状态，Pt—Ru催化剂显示出良好的协同效应，峰电位较低，峰电流密度也较小。随着扫描圈数的增加（1～35圈），催化剂表面Ru原子逐渐溶解，Pt-Ru协同效应减弱，峰电位逐渐增大；同时，随着Ru的溶解，催化剂表面Pt原子含量的增加，催化剂对甲醇氧化的峰电流密度逐渐增大。继续增加扫描圈数（36—80圈），催化剂表面Ru原子含量趋于稳定，但Pt原子发生表面重组，粒子粒径增大，从而导致催化剂对甲醇电氧化性能下降。

甲酸在Pd-Ru/C催化剂上的电催化氧化

采用液相化学还原浸渍法制备高分散的炭载钯钌(Pd-Ru/C)催化剂;运用X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、循环伏安法(CV)和线性扫描法(LSV)等技术分析催化剂的结构、组成及催化剂对甲酸的电催化氧化性能;通过不同温度线性扫描曲线获得不同电位下甲酸在Pd-Ru/C催化剂上氧化反应的活化能。结果表明,与Pd/C、Ru/C催化剂相比,Pd-Ru/C催化剂对甲酸的电催化氧化具有更高的电催化活性;在较高电位时,甲酸在Pd-Ru/C催化剂上的电催化氧化对温度更敏感。