高性能Ir基阳极双催化层阴离子交换膜电解水

设计高性能低Ir阳极催化层对阴离子交换膜电解水(AEMWE)商业化发展至关重要。本研究采用催化剂涂覆基底(CCS)方法,构建基于氧化铱(IrO_(2))和碳载铱(IrC)双催化层的阳极结构,提出了一种新型双Ir催化层并提高了AEMWE性能。研究表明,在IrC-IrO_(2)(先喷涂碳载铱,后喷涂氧化铱)催化层中,IrC高度分散特性有利于提高催化层中Ir的利用率,优化了催化层内电子、氢氧根离子的传输。采用商业Pt/C催化剂作为阴极,IrC-IrO_(2)阳极双催化层组装成碱性膜电极,在1 mol/L KOH电解质条件下,2.0 V时IrC-IrO_(2)电极达到了2.31 A/cm^(2)的高电流密度,而且在低浓度电解质以及纯水中依旧保持较高的性能。本研究为碱性膜电解水技术高效催化层的设计提供了参考。

基于普鲁士蓝类似物制备的Ir/Co@NCNT催化剂及其酸性全水解性能

析氧反应(OER)由于动力学缓慢,在苛刻的酸性环境中严重依赖贵金属Ir或Ru催化剂,因而阻碍了电解水制氢技术的工业化应用,寻求一种低成本、高活性、高稳定性的酸性水电解催化剂迫在眉睫.普鲁士蓝及其类似物(PBAs)不仅可作为N掺杂C的前驱体,由于其具有可调的过渡金属组成及大比表面积等优点,还可以实现对贵金属Ir基催化剂的高度分散,从而达到降低电极成本的目的.本文中通过热解PBAs、双氰胺和IrCl_(3)的混合物制备了系列Ir/Co@NCNT复合催化剂,其中Ir/Co@NCNT(Ir%=18%(wt))由螺旋状相互缠绕的NCNTs包裹IrCo合金纳米颗粒组成,NCNTs作为保护层,可以防止内部金属与电解液直接接触,其三维网络结构促进了反应物的传质及气体的释放,同时Ir与Co之间的协同作用以及NC基体与金属(IrCo)的相互作用进一步提升了催化剂的活性.在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)中,Ir/Co@NCNT在10 mA·cm^(-2)时HER和OER的过电位分别为5 mV和330 mV,全水解的电压仅为1.566 V,并具有较好的稳定性.

酸性电解水过程中氧析出反应的机理及铱基催化剂的研究进展

可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳定,又表现出优异的催化性能。然而,由于Ir的稀缺性和昂贵的价格,提高Ir基催化剂的OER活性,开发低Ir催化剂就显得至关重要。对其反应机理的认知是当前的研究热点之一,也是设计优异的OER催化剂的关键所在。因此,首先从OER机理出发,对目前被广泛认可的吸附物逸出机理(AEM)和晶格氧逸出机理(LOER)两种反应机理进行了研究。随后,根据所提出的这两种机理,介绍了OER催化剂设计的基本准则,即调控Ir基催化剂的电子结构,改善反应中间物种在催化活性位点上的吸附能,从而提高OER催化活性。并从催化剂的结构设计、形貌控制、载体材料3个方面简单概述了最近OER催化剂的研究进展。最后,在已有研究的基础上,提出了目前OER催化剂面临的困难与挑战,这为以后相关的研究指明了方向。

甲醇羰基化制醋酸催化剂体系的研究

介绍了均相钴基催化剂、铑基催化剂、铱基催化剂和多相体系催化剂的研究应用及不同催化剂的优缺点,分析了甲醇羰基化催化剂的研究发展方向。

贵金属催化剂上巴豆醛选择性加氢的研究进展

巴豆醛是一种重要的α,β-不饱和醛,其选择性加氢常被用作模型反应用以研究催化剂构效关系.近年来,文献报道了众多贵金属基催化剂上巴豆醛选择性加氢的结果.我们主要从贵金属催化剂角度系统地讨论和总结该反应的最新进展.通过比较催化剂的不同反应行为,进一步明确催化剂性质(如催化剂结构、晶面/界面效应、电子效应和几何效应等)与反应性能之间的关系.并尝试总结和讨论当前研究中所存在的不足与前景,为进一步提高目标产物的收率提供思路.

MnO_(2)-0.39IrO_(x)复合氧化物用于酸性介质中水氧化反应的性能

通过Adams方法成功制备MnO_(2)-0.39IrO_(x)(0.39为Ir/Mn的原子比)催化剂并将其用于酸性介质中高效析氧反应(OER)。电化学测试发现,MnO_(2)-0.39IrO_(x)仅需253 mV的过电势即可驱动10 mA·cm^(-2)的水氧化电流密度,并可稳定运行200 h。在1.50 V(vs RHE)电势下,MnO_(2)-0.39IrO_(x)的贵金属Ir的质量活性为61.3 mA·mg^(-1),是IrO2的35.8倍,说明MnO_(2)掺杂大大提升了贵金属利用率。结构分析发现MnO_(2)-0.39IrO_(x)独特的片状结构大幅度提高了催化剂的电化学活性表面积,并且Ir位点与Mn位点之间存在一定的电子相互作用。催化过程分析表明,MnO_(2)-0.39IrO_(x)表面出现一定的重构现象,并且Mn组分对Ir位点的化学环境实现了持续优化,从而实现了催化剂的高效酸性OER性能。