非晶态Pt壳层Ni@Pt纳米粒子的甲醇电催化氧化动力学

通过连续两步化学还原法制备了非晶态金属壳层的Ni@Pt纳米粒子,并通过球差校正高分辨透射电镜、XRD、EDS及XPS对其微观结构及组成进行了表征。运用电化学方法研究了硫酸溶液中甲醇在该纳米粒子上的电化学反应动力学过程。结果表明:采用这种方法制备出了非晶态金属Pt包覆的Ni@Pt核壳型纳米粒子,平均粒径约为12nm,壳层厚度约为1～2nm;非晶态壳层Pt纳米粒子上的塔菲尔斜率最小值为0.075,比晶态纳米粒子的低;同时甲醇反应级数最大值可达到0.60,比晶态纳米粒子的高。这说明非晶态金属是高活性的甲醇电氧化催化剂。

Ni-Pt/MgAl_(2)O_(4)双金属催化剂构筑及其对不同构型烃类蒸汽重整制氢性能的影响

航空煤油成分复杂,由上百种不同构型的烃类组成,然而正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃这几类主要组分的构型和性质差异甚大,导致其蒸汽重整反应特性存在较大差异。本论文在前期研发Ni/MgAl_(2)O_(4)基础上,引入Pt构建Ni-Pt双金属催化剂,系统考察了该催化剂对不同构型组分重整反应性能的差异,并对不同构型组分在该催化剂上的重整反应路径进行了阐述。结果表明:液相还原法引人Pt能够使双金属催化剂具有合适的酸性和良好的金属Ni分散性,Ni-Pt两种金属协同效应,不仅能够提高单Ni催化剂活性,同时能够减少Ni烧结,优化催化剂稳定性;另外,不同构型组分在双金属催化剂上的重整性能具有显著差异,其中正癸烷重整的产气率以及H,选择性较为优异。不同构型烃类燃料的反应活性为:甲基环已烷>正癸烷>乙苯。由于甲基环已烷在反应过程中C-C键键能弱,易开环形成链状自由基与水发生重整反应,乙苯具有芳香烃结构且不易开环,重整反应所需能量较高。

不同Pt与Ni质量比的Pt-Ni复合电极析氢性能实验

为降低PEM制氢Pt电极成本,采用电化学沉积法制备以泡沫镍为基材微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光谱仪对制备的Pt-Ni复合电极进行表征,采用电化学工作站和PEM电解池对Pt与Ni质量比分别为1∶7、1∶11、1∶12、1∶14和1∶23的5种不同复合电极及泡沫镍电极的析氢性能进行电化学对比分析实验和PEM制氢对比实验。结果表明:以泡沫镍为基材,采用电化学沉积法制备的Pt-Ni复合电极性能稳定,沉积Pt质量的多少对Pt-Ni复合电极的析氢性能有较大影响;存在一个最佳Pt与Ni质量比,实验条件下的最佳Pt与Ni质量比为1∶12,沉积Pt量过多和过少都会使其析氢性能降低,过多造成的Pt沉积堆叠相比较少对析氢性能的影响更加明显。在制备微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极时,要坚持以最佳Pt与Ni质量比为基准和沉积Pt量“宁少毋多”的原则,实际工程应用中应避免“沉积Pt量越多电极性能越好”的误区。

CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能影响

采用化学气相沉积(CVD)工艺,在不同沉积温度和沉积真空度下分别在镍基单晶合金上制备了三种(Ni,Pt)Al涂层,研究了CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能的影响。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征方法系统分析了三种(Ni,Pt)Al涂层的相结构、显微组织和化学成分。结果表明:在同一沉积真空度下随着沉积温度升高,涂层衍射峰向大角度方向偏移;在同一沉积温度下随着沉积压力变大,涂层衍射峰向小角度方向偏移;随着沉积温度和沉积压力的同时提升,涂层表面的晶粒尺度呈现增大趋势,涂层厚度也随之增加;经1100℃/250 h静态氧化和900℃/100 h燃气热腐蚀性能评价后,沉积温度为1080℃且沉积真空度为300 mbar的涂层样品,其氧化动力学增重值均小于其他两种涂层样品,该工艺制备的涂层高温防护性能最佳。控制涂层表面局部位置氧化膜内显微裂纹的过早萌生与滋长行为,以及降低燃气热腐蚀诱发的非稳态氧化膜脱落残留的凹坑数量是改善(Ni,Pt)Al涂层高温抗氧化腐蚀性能的CVD工艺优化方向。

NiS和Pt双助催化剂增强BaTiO_(3)纳米纤维光催化制氢性能

采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO_(3)/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO_(3)/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489μmol·h^(-1)·g^(-1),是纯物质BaTiO_(3)的2.5倍。这主要归因于BaTiO_(3)与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移,以及BaTiO_(3)与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO_(3)/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离,从而具有更高的分解水制氢性能。

等离子体制备的具有优异甲醇氧化电催化活性的Pt-Ni/N掺杂还原氧化石墨烯

贵金属铂是目前应用最广泛、最有效的催化剂之一,但其储量有限、价格昂贵、易中毒失去催化活性等缺点限制了它的应用。为了解决这些问题,研究人员提出了许多材料改进策略,如改变铂颗粒的大小和分布、控制铂的晶面、制造催化剂表面缺陷等以提高铂的利用率和催化活性。此外,铂基双金属催化剂也被证明是一种降低铂负载量非常有效的方法。基于双功能机理和电子效应,两种金属间存在协同作用,首先第二组分金属的存在可以使水在较低的电位下形成?OH中间体,从而更容易氧化和去除CO中间体。同时,电子从第二种金属转移到铂覆盖层,有效地降低了铂d带中心位置,减弱了铂与CO的相互作用,从而有效地增强了铂基双金属催化剂的抗中毒性。在常用的双金属催化剂中,PtNi催化剂因其成本低、催化活性高、稳定性好而受到广泛关注。此外,石墨烯作为一种独特的二维材料,由于其独特的电学性质、大的比表面积、良好的物理化学稳定性,是作为催化剂载体的理想材料。氮掺杂石墨烯是获得更好催化剂性能的有效途径。氮掺杂石墨烯可以有效改善材料的电子特性,并为催化剂颗粒的均匀分散提供更多锚定位点。更重要的是,氮掺杂石墨烯由于氮的引入增加了电子密度,从而加强了金属和载体之间的相互作用,进而提高了金属催化剂的结构稳定性、电化学活性和耐久性。本工作利用氮气和氢气混合气体的低温等离子体放电处理金属盐氧化石墨烯前驱体,制备N掺杂石墨烯负载Pt-Ni复合材料(Pt-Ni/NrGO),并将其与单一H_(2)等离子体处理得到的未掺氮石墨烯负载铂镍复合材料(Pt Ni/rGO)进行对比,讨论氮气和氢气的协同效应、等离子体对金属盐的还原作用以及催化剂的性能。结果表明,通过H_(2)和N_(2)等离子体处理可以同时实现氧化石墨烯和金属盐的还原、催化剂颗粒的均匀分散及载体的N掺杂。催化剂在0.5 mol/L H_(2)SO4和1 mol/L CH_(3)OH混合电解质中的CV曲线可以表征催化剂材料的催化活性。在扫描速率为50 mV·s^(-1)、电位范围为0~1 V的条件下,Pt-Ni/NrGO、Pt-Ni/rGO和Pt/C的正向峰电流密度(If)分别为519.3 mA·mg^(-1)、373.1 mA·mg^(-1)和354.4 mA·mg^(-1),这表明Pt-Ni/NrGO在三者中具有最优异的电催化活性。If与反向峰电流密度(Ib)的比值可以用来表示Pt-Ni/NrGO对催化剂表面CO中间体的去除能力(抗中毒能力)。Pt-Ni/NrGO的If/Ib为1.87,大于Pt-Ni/rGO(1.48)和Pt/C(0.56)。因此,Pt-Ni/NrGO比Pt Ni/rGO和Pt/C具有更好的抗中毒能力。最后,Pt-Ni/NrGO在0.65 V的电压下进行了3600 s的CA测试,其保持了最高的电流密度,这证实了Pt-Ni/NrGO具有最高的稳定性。因此,通过上述比较可以发现Pt-Ni/NrGO的电催化性能(活性、抗中毒性和稳定性)在三者中最佳。低温等离子体技术在放电过程中产生大量的活性物质,如电子、离子、原子和自由基等,该方法在制造材料空位、接枝或去除表面官能团等方面有效地避免了有毒化学还原剂和封端剂的使用,实现了简单性和环境友好性的结合。因此,这一创新的合成路线在制备高性能催化剂方面具有巨大的潜力。

铂金镍纳米合金的制备研究进展

铂基催化材料在燃料电池阳极催化剂和脱氢反应领域具有较大的应用前景,目前的纯铂和二元铂基催化剂并不能满足电催化领域的需求,新的三元铂基催化材料不断涌现。其中Pt-Au-Ni纳米合金催化剂在降低贵金属含量,增强催化活性,消除铂催化剂易中毒等方面具有较大的潜力。综述了近年来Pt-Au-Ni合金纳米材料的制备方法,包括液相合成法、种子生长法、化学蚀刻法等制备方法,对现有的制备方法进行了总结。在酸性环境下,合金催化剂容易出现Ni的溶解,降低催化剂的活性,甚至造成催化剂的失效,因此提出了金属间化合物催化剂可能是解决方法,为Pt-Au-Ni纳米合金的研究提供思路。

Pt-Ni/SiC催化肉桂醛选择性加氢性能

以SiC为载体,制备了Pt-Ni/SiC双金属催化剂,采用TEM,XRD,in-situ FTIR,XPS,H_(2)脉冲吸附等方法对催化剂的结构和表面性质进行表征,考察了Pt-Ni/SiC催化肉桂醛选择性加氢性能及稳定性,并研究了Pt-Ni/SiC的催化机理。实验结果表明,在反应温度为60℃、反应时间为5 h、异丙醇为溶剂的条件下,Pt-Ni/SiC催化肉桂醛加氢制备氢化肉桂醛的性能最优,肉桂醛转化率为96.7%,氢化肉桂醛选择性为86.6%。在Pt-Ni/SiC催化剂中Ni电子向Pt转移,使Pt处于富电子状态,对H_(2)的活化和解离能力提高。H_(2)在Pt表面解离后,通过溢流到达Ni表面,并与被Ni活化的肉桂醛分子发生反应生成氢化肉桂醛。

中国铂族金属资源现状与前景

本文简要叙述了我国对铂族金属资源量的需求、保证程度 ,并对比分析了各种类型铂族金属矿床的资源发展趋势 ;重点对我国攀西—滇中地区诺里尔斯克苦橄质火山 侵入岩型铜镍铂矿床、上扬子湘黔地区黑色页岩型钼镍铂矿床和四川会理构造蚀变岩型铂族元素矿床进行了资源前景分析 ,并认为极有可能在这几种类型中取得找矿突破。其中黑色页岩和构造蚀变岩型铂族金属矿床是近期发现的新类型矿床。

甲烷部分氧化制合成气Pt-Ni/Al_2O_3催化剂的研究

研究了Ni/Al_2O_3,Pt/Al_2O_3和一系列Pt-Ni/Al_2O_3催化剂对甲烷部分氧化制合成气的催化作用,发现Pt-Ni/Al_2O_3催化剂显示了比Ni/Al_2O_3和Pt/Al_2O_3更高的活性和稳定性.H_2-TPR,CO-TPD,CO_2-TPD,SEM,XPS和XRD等结果证明:Pt和Ni之间存在较强的相互作用,Pt和部分Ni形成固溶体合金并且Pt在催化剂表面富集.Pt和Ni之间的相互作用提高了催化剂的活性和稳定性,甲烷在Pt-Ni/Al_2O_3上的催化部分氧化具有不同于在Pt/Al_2O_3和Ni/Al_2O_3上的反应性能.

生物质热裂解气中模型化合物萘的催化转化研究

在常压连续流动固定床反应器上,以Ni Pt Al2O3为催化剂,研究了水蒸气含量及反应温度对萘的催化转化反应性能的影响。实验发现,反应温度的升高不仅可以提高萘的转化率和CO、H2的产率,而且可以改善CO的选择性,但H2的选择性和积碳量降低;随着水蒸气含量的升高,萘的转化率、H2的产率以及H2的选择性均得到提高,但CO的产率和选择性、积碳量有所下降。此外,随水蒸气含量的升高副产物苯的浓度增大,在反应温度为700℃左右时苯的浓度出现极大值。

微波热处理对La-Ni-Pt纳米合金催化剂性质的影响

采用改进的多元醇还原法以乙二醇为反应介质、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂、水合肼为还原剂,制备出了AB5型La-Ni-Pt纳米合金催化剂。同时采用了液相微波高温高压热处理对样品进行合金化处理。并采用XRD、TEM、SEM研究了其对样品的晶相结构和微观形貌的影响。测量结果表明,与传统的高温固相热处理相比,液相微波热处理能在较低的温度400-600℃和较短的时间120s使样品合金化,同时并没有引起样品的晶粒和颗粒的明显长大。将微波热处理过的样品和未经微波热处理过的样品作为PEMFC阳极催化材料,进行电池性能比较,测试结果表明了经过微波热处理的样品其电催化性能得到较大的提高。

黑龙江省五星Cu-Ni-Pt-Pd矿床的PGE-Au元素地球化学特征与成因探讨

对黑龙江省东部五星Cu-Ni-Pt-Pd矿床的矿体和与成矿有关的镁铁质杂岩的PGE-Au以及铁族、亲铜元素的地球化学特征研究表明：它们均以亏损Cr、IPGE和富集Ni、Co、Cu、Pt和Pd（Pt〈PD）为特征，与成矿有关的镁铁质岩来自地幔部分熔融形成的玄武岩浆，岩浆（房）演化以结晶分离为主，伴随熔离作用。结合地质和岩相学特征，初步确定铜镍硫化物矿化在岩浆熔离作用的基础上产生，而铂钯矿化则主要发生在岩浆期后，以热液交代作用为主产生。因此，五星矿床是一个岩浆型铜镍硫化物和铂钯热液型复合的内生矿床。

半导体工业用镍铂合金靶材的制备及结构研究

采用熔炼、均匀化退火处理及温轧技术制备出NiPt合金靶材。采用金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对NiPt合金在制备过程中的结构变化进行了研究。同时也研究了靶材结构与靶材溅射后表面形貌之间的关联性。研究表明,均匀化处理对NiPt合金获得择优取向具有明显影响,合金经过铸造、均匀化、轧制等工艺,其硬度分别为292、218、439,可分别形成(200)织构、(311)织构、(200)+(220)织构。靶材微观结构与溅射后表面形貌均匀性具有关联性。

黑龙江五星铜镍、铂钯矿床镁铁质杂岩的元素地球化学特征与岩石成因

五星超镁铁质-镁铁质杂岩的元素地球化学特征研究表明,其原始岩浆为低钛、高镁的拉斑玄武岩浆,由以CO2为主的流体交代亏损地幔所形成的弱亏损地幔部分熔融产生,其残余矿物相主要为石榴石、尖晶石和金红石。岩浆形成与演化经历了3个阶段:①上升的软流圈与岩石圈地幔接触,热流体作用导致岩石圈地幔发生高度部分熔融,形成初始硫饱和的次碱性玄武岩;②初始岩浆上侵,在下地壳形成岩浆房,岩浆结晶作用形成以似层状橄榄石、紫苏辉石、普通辉石和磁铁矿等为主的堆晶岩,在地壳物质的参与下形成残余辉长质岩浆;③岩浆房破裂,残余岩浆和含有熔体(<30%)的堆晶岩相先后上侵形成五星原始镁铁质杂岩。就铜镍和铂钯矿化而言,铜镍硫化物形成于岩浆房分离结晶晚期的熔离作用,而铂钯矿化则主要在成岩期后流体作用阶段形成。

黑龙江鸡东五星铂钯矿床含矿岩体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

黑龙江省鸡东五星铂钯矿床的成岩成矿时代长期未能确定。通过对其含矿岩体内的单颗粒锆石SHRIMP U-Pb年龄的测定,获得的12组实验数据的年龄变化区间为35.8-40.3 Ma,加权平均年龄为37.79±0.76 Ma;结合锆石的CL图像特征,初步确立五星含矿岩体的成岩和铜镍、铂钯成矿年龄发生在始新世晚期,考虑其形成时代与敦密断裂带的碱性玄武岩浆喷发作用事件相一致,因此形成环境应与敦密深断裂作用有关,并为东北地区进一步寻找铜镍、铂钯矿床指明了方向。

Ni-Pt/γ-Al_2O_3催化剂用于甲基环己烷催化脱氢的研究

采用自制的比表面积为349 m2/g的纳米膜γ-Al2O3为载体,用等体积浸渍法制备了Ni-Pt/γ-Al2O3催化剂,采用比表面积测定、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对所制备的催化剂进行了表征。利用微型连续管式反应器与气相色谱联用装置,考察了Ni-Pt/γ-Al2O3催化剂对甲基环己烷(MCH)气相脱氢的催化性能。结果表明,使用20%Ni-0.5%Pt/γ-Al2O3催化剂,在反应温度350℃,混合进样体积空速252 h-1条件下,甲苯转化率达到96.99%,选择性接近100%。

Pt-Ni/Nafion膜电致动材料的制备及性能研究

采用渗透还原法制备了 Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料 ,还原出来的 Pt在 Nafion膜表面形成颗粒膜 ,在膜内部呈梯度分散 ;在 Pt颗粒膜外表面化学镀沉积 Ni作为电极层。在交变电场作用下 ,Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料的偏转角可达 2 5°。对影响复合材料的电致动性能的因素进行了分析 ,结果表明复合材料的变形幅度随电压上升而增大 ,当电场强弱频率变化较低时复合材料的形变较大 ;复合材料的电动性能还与其厚度有关 ,随着复合材料厚度 h的增加 ,顶端产生的应力δ与其成指数关系上升 ,δ与 h之间存在近似函数关系δ=3.96× 10 - 6 × h3。

铂铝高温抗氧化涂层的制备及性能研究

采用电镀铂加包埋渗铝的方法在镍基高温合金(GH586)上制备了铂铝(Pt-Al)涂层。采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等手段研究了Pt-Al涂层的结构和高温抗氧化性能。950℃氧化100 h结果表明,Pt-Al涂层具有优良的抗高温氧化性能,氧化后涂层最表面为NiPt,次表层为氧化层。同时,对基体中的添加元素如Mo、W、Ti等元素在氧化过程中的扩散进行了分析。

碳纳米管负载La-Ni-Pt催化剂的制备与性质

采用改进的多元醇还原法以乙二醇为反应介质、PVP为保护剂、水合肼为还原剂,制备了碳纳米管(CNTs)负载的La-Ni-Pt合金催化剂,并对CNTs进行了预处理。采用XRD、TEM和EDS法,对样品La-Ni-Pt/CNTs合金和La-Ni-Pt合金的晶相结构、形貌和表面元素进行了分析;采用电化学工作站对电催化性能和耐酸腐蚀性能进行了研究。通过使用CNTs作为载体,催化剂的电催化性能和耐酸腐蚀性能均得到了提高。