负载型纳米Pt颗粒的制备及催化性能研究

通过分散共聚制备了聚N-异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PNIPAAm-g-PAN/PSt)聚合物微球,以氯铂酸(H2PtCl6)为金属源,乙醇为还原剂,将与酰胺基团配位的铂离子(Pt4+)还原成纳米铂(Pt)颗粒,负载在表面具有特殊形态的聚合物微球表面,制得了分散稳定的负载型纳米Pt颗粒,可用于催化苯胺的聚合等,通过改变反应温度可控制苯胺的聚合速率。

Pt颗粒/碳纳米管电极对L-半胱氨酸的电化学催化检测

以电化学沉积法将Pt纳米颗粒沉积在碳纳米管（CNTs）上，并用扫描电镜（SEM）和能量色散X射线谱（EDS）对Pt／CNTs进行了表征．循环伏安图表明Pt／CNTs电极对L-半胱氨酸的电催化效果比石墨、Pt/石墨要好．同时，计时电流曲线表明Pt／CNTs电极对L-半胱氨酸在0．5～100．0μmol·L^-1范围内有线性响应，其检测限为0．3μmol·L^-1．

MoSe_(2)纳米片耦合Pt纳米颗粒用于高效双功能催化甲醇辅助水电解制氢

化石燃料的大量消耗所带来的全球性挑战推动人们大力发展清洁和可持续的能源.氢能作为一种绿色、无污染的能源载体,是能源向绿色经济转换的关键,而利用可再生能源进行的电解水制氢被认为是实现绿色制氢的最佳选择.然而由于析氧反应(OER)的氧化电位(1.23 V)较高,动力学缓慢,实际水电解需要更多的能量输入.具有低氧化电位的甲醇辅助水电解(0.016 V)可以匹配可再生能源实现低能耗电解制氢,受到了广泛关注.开发高效的用于催化甲醇氧化(MOR)和析氢反应(HER)的双功能催化剂是实现这一愿景的前提.传统的Pt基催化剂容易受到阳极侧MOR过程中产生的CO中间体毒化,严重影响甲醇辅助水电解制氢的效率.为了提升Pt基催化剂的催化活性和稳定性,一种有效的策略是引入合适的功能组分来促进催化反应.例如,贵金属颗粒和亲氧化成分(如过渡金属氧化物和磷化物)之间的金属-载体相互作用可以有效提高Pt基催化剂的抗CO中毒能力.过渡金属硒化物由于其优良的金属性和亲氧性作为催化促进剂受到越来越多的关注.硒化钼(MoSe_(2))具有良好的稳定性和导电性并且其2H相中的不饱和边缘具有水活化和解离活性,同时其吸附H原子的吉布斯自由能(ΔGH^(*))接近于零.考虑到MoSe_(2)的高水活化/解离能力,本文成功制备了二维MoSe_(2)纳米片负载的Pt纳米粒子复合催化剂(Pt/MoSe_(2))用于高效甲醇电解制氢.密度泛函理论计算表明,亲氧组分MoSe_(2)显著优化了CO^(*)和H^(*)在Pt表面的吸附能,从而大大提高了甲醇辅助水电解的活性和稳定性.其中,Pt/MoSe_(2)的甲醇氧化峰值电流密度为67.8 m Acm^(-2),是商业Pt/C催化剂的2.5倍;在10 m A·cm^(-2)的电流密度下,HER的过电位低至32 m V.由Pt/MoSe_(2)|Pt/MoSe_(2)组装的两电极电解槽驱动10 m A·cm^(-2)的电流密度仅需要0.67 V的电压,与相同条件下的水电解相比节省了约1.09 V的电池电压,大大降低了能量输入.催化性能的提升可以归因于改善的电荷转移以及Pt与亲氧MoSe_(2)之间的金属-载体相互作用,该相互作用使得Pt从MoSe_(2)载体上得到了部分电子,增加了Pt周围的电子密度,使得邻近Pt的d带中心下移,从而通过削弱CO-Pt键进而增强了Pt位点的抗CO中毒能力.综上,本文对开发用于甲醇辅助水电解制氢的新型双功能催化剂具有借鉴意义.

ITO表面Pt颗粒的电化学沉积制备及其电催化氧化氨研究

以氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃为导电基体,采用恒电位电化学沉积方法,在其表面制备Pt颗粒.使用扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线荧光光谱(EDS)与X射线衍射(XRD)表征了ITO表面沉积的Pt颗粒的形貌、成分和结构.采用循环伏安(CV)和电化学活性面积(EASA)表征Pt/ITO电极在碱性介质中对氨的电催化氧化性能及其有效电化学表面积.结果表明,采用电化学沉积方法,可在ITO表面获得具有较好分散度的亚微米尺寸的Pt颗粒.制备的Pt/ITO电极在较低Pt担载量(约0.12 mg?cm-2)的条件下,即可获得远高于纯Pt电极的电催化氧化氨活性.这主要归因于电化学沉积制备的Pt颗粒尺寸较小且在ITO表面呈良好分散,具有很高的电化学活性面积.

推荐一个大学化学开放性实验——微乳法制备Pt纳米颗粒

本文介绍了一个大学化学开放性实验—微乳法制备Pt纳米颗粒。本实验辅以TEM、EDS等测试结果,可以在教学中直观演示,也可以作为综合化学实验开设,有利于学生创新意识和科学思维方式的培养。

Pt纳米颗粒在聚二甲基二烯丙基氯化铵功能化碳纳米管上的自发沉积及其对甲醇的电催化氧化性能(英文)

利用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)非共价修饰的碳纳米管(CNTs)与PtCl62-之间的自发氧化还原作用,制备了Pt纳米颗粒(PtNPs)/CNTs-PDDA复合催化剂.PDDA在该催化剂中具有三种作用:(1)作为金属前驱体PtCl62-还原为PtNPs的还原剂;(2)作为原位产生的PtNPs的稳定剂;(3)在CNTs表面形成保护膜抑制CNTs在甲醇电催化氧化过程中的腐蚀.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析和拉曼光谱对CNTs-PDDA进行了表征,表明PDDA通过π-π作用已成功覆盖在CNTs表面,并且修饰过程没有导致CNTs结构的破坏.采用透射电子显微镜(TEM)对PtNPs/CNTs-PDDA催化剂进行了表征,结果表明,PtNPs均匀地分散在CNTs上,平均粒径约2nm,且粒径分布范围窄.用循环伏安法、计时电流法进一步考察了PtNPs/CNTs-PDDA催化剂在酸性介质中对甲醇的电催化氧化的性能.电化学测试结果表明,与原始CNTs负载的PtNPs催化剂相比,PtNPs/CNTs-PDDA催化剂具有更高的电化学活性表面积、电催化质量比活性和稳定性.

电化学方法合成Pt纳米颗粒研究进展

纳米材料是众多领域研究的热点,合成纳米颗粒的方法也很多。电化学方法合成金属纳米颗粒由于其速度快、方法简便和产物纯度高等特点,逐渐取代了传统的化学方法。主要综述了恒电压沉积、恒电流沉积、脉冲电沉积、循环伏安电沉积、喷射电沉积等电化学沉积法合成Pt纳米颗粒的技术及这些方法在合成过程中的特点。

石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒催化剂的制备及催化制氢性能

采用化学共还原方法制备了石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒(GBNPS)催化剂,并将其用于催化硼氢化钾(KBH 4)水解制氢.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪和X射线光电子能谱(XPS)表征了该催化剂,并研究了双金属纳米颗粒的化学组成对其催化KBH 4水解制氢性能的影响.结果表明,制备的石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒平均粒径为3.2~3.9 nm,其中石墨烯负载Pt 20 Co 80双金属纳米颗粒的催化活性最高,35℃时制氢活性可达35973 mol H 2·h^-1·mol^-1 Pt,且具有良好的耐久性,催化KBH 4水解反应的表观活化能为36 kJ/mol.

Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅研究

首先在SiO2/Si衬底上磁控溅射了一层超薄Pt薄膜,并通过快速热退火形成了分离的Pt纳米颗粒阵列。接着研究了在氢氟酸和双氧水的混合溶液中Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅片的特性。结果表明,当氢氟酸的浓度为1.06 mol/L时,样品表面分布着许多Pt岛链,在硅衬底表面没有观察到任何孔洞;当氢氟酸的浓度上升到5.3 mol/L时,样品表面起伏不平,出现许多大小不一的小丘,岛链状Pt减少;当氢氟酸的浓度增加到26.5 mol/L时,样品表面出现大量的孔洞,Pt岛链进一步减少。通过对样品的剖面结构进行观察,发现硅衬底中形成了致密的介孔,同时还观察到底部含有Pt岛状物的不规则沟槽,并且介孔的生长速率快于沟槽。最后,对上述实验现象的形成机制进行了讨论。

溶液中等离子法制备Pt纳米颗粒负载TiO_2增强甲醇电催化性能

通过溶液中等离子法快速制备Pt纳米颗粒,选用TiO_2(P25)提升Pt纳米颗粒的电催化性能,并以石墨烯纳米片(GNs)为载体材料,通过简单的超声混合制备Pt/GNs/TiO_2催化剂。采用X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)及循环伏安曲线(CV)测试等表征手段分析样品的组成、形貌、表面电子特性及对甲醇的电催化性能。结果表明:制备得到了在GNs表面分布均匀、结晶性良好并且直径为2~5 nm的Pt纳米颗粒,同时TiO_2也成功分散在GNs表面。加入TiO_2极大地提高了Pt纳米颗粒对甲醇的电催化活性,Pt/GNs/TiO_2的电流密度约为2 480 m A/mg,是未加入TiO_2的Pt/GNs(747 m A/mg)的3.3倍,同时其循环性能和抗中毒性能也得到了提升。

Pt/Ni/Fe三金属纳米颗粒的制备及催化制氢活性

采用化学共还原方法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的Pt/Ni/Fe三金属纳米颗粒,对所合成的纳米颗粒进行了表征,研究了三金属纳米颗粒的化学组成对其催化NaBH4制氢的影响.研究结果表明,Pt/Ni/Fe三金属纳米颗粒的平均粒径在2 nm左右,Pt/Ni/Fe三金属纳米颗粒催化活性高于Pt,Ni或Fe单金属纳米颗粒和Pt/Ni,Pt/Fe或Ni/Fe双金属纳米颗粒的催化活性,其中Pt10Ni78.75Fe11.25三金属纳米颗粒的催化活性最高,30℃时,其催化活性可达63.920×103molH2/(molPt·h).Pt/Ni/Fe三金属纳米溶胶催化剂具有很好的催化稳定性,10次重复催化实验后,该催化剂依然可以保持较高的催化活性.该三金属纳米溶胶催化NaBH4水解反应的活化能为52 kJ/mol.

氮掺杂中空石墨烯球负载Pt催化剂的制备及其电化学性能

以模板牺牲法合成的氮掺杂中空石墨烯球(Nitrogen-doped hollow graphene spheres, NHGSs)为基体,通过硼氢化钠还原前驱体氯铂酸,在NHGSs上负载Pt纳米颗粒,获得NHGSs/Pt催化剂;采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱分析仪、N2吸/脱附仪、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体发射光谱仪对NHGSs及NHGSs/Pt进行形貌和结构表征,并测试其在酸性和碱性电解液中的电化学性能。结果表明:NHGSs和NHGSs/Pt具有超大的比表面积以及明显的介孔结构,有利于电荷转移并提高相应的电化学性能;在碱性电解液中,在NHGSs上负载质量分数9.72%Pt的NHGSs/Pt-2催化剂的ORR的起始电位为1.0805 V、半波电位为0.8075 V;在酸性电解液中,NHGSs/Pt-2催化剂的HER的过电位为53.5 mV;在Pt实际负载量只有9.72%的情况下,NHGSs/Pt催化剂的性能就能达到甚至超过质量分数20%商用材料Pt/C的性能。该研究为提升电极材料的催化活性、降低贵金属用量提供了新的思路。

Pt纳米颗粒碰撞及其在电化学生物传感中的应用展望

Pt纳米颗粒碰撞,是指单个Pt纳米粒子与超微电极之间碰撞而产生瞬态电流的电化学反应过程。通过简单的电化学检测方法,可以迅速地直接对单个纳米粒子进行检测并可进行连续监测,被广泛应用于生物传感检测、电催化研究等领域。介绍了不同尺寸下Pt纳米颗粒的制备和对其浓度的确定方法,综述了Pt纳米颗粒碰撞在生物传感器中的应用,并对其应用前景进行了展望。

有机微囊的控制合成及负载Pt纳米颗粒催化剂用于加氢研究

设计并合成了一种中空有机微囊结构聚合物HMOCs,并通过负载Pt纳米颗粒制备了HMOCs-Pt(0)催化剂,采用TEM、XRD等表征手段对该催化剂进行了测试。该催化剂在苯甲醛加氢反应中表现出高效的催化活性,35℃下能够有效催化苯甲醛加氢到苯甲醇,收率达到99%,而且催化剂能够循环使用10次,催化性能依然保持在90%以上。

石墨烯负载Pt催化剂的催化氧化发光性能

利用溶胶固定化工艺合成了石墨烯负载Pt纳米颗粒的Pt/石墨烯催化剂.研究了分散在石墨烯上的Pt颗粒尺寸和负载量对CO催化发光性能的影响规律,探查了催化剂的某些分析特性及对其它气相体系的催化氧化性能.结果表明,Pt纳米颗粒可以很好地分散在石墨烯表面,并有较快的催化反应速率,Pt颗粒越小催化发光强度越大.当不同Pt负载量(0.4%-1.6%(w,质量分数))的催化剂作用于40%(φ,体积分数)以下浓度的CO/空气体系时,产生的催化发光强度均与CO浓度成正比,其中以负载量0.8%最优;但随CO浓度继续增加,低Pt负载量(0.4%,0.8%)催化剂的发光强度下降,而高Pt负载量(1.2%,1.6%)催化剂的发光强度继续上升,且Pt负载量越高,催化氧化发光能力越强.该催化剂在一定条件下,不但对CO氧化有较好的催化发光性能,还对乙醚、无水甲醇和甲苯有不同程度的催化氧化发光活性;但二氧化碳、甲醛、戊二醛、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、水蒸气均无响应信号.

铂纳米颗粒增强MnO_2纳米棒对CO和挥发性有机化合物的氧化活性

通过水热法合成了纯相的α-MnO2和δ-MnO2纳米棒,并利用溶胶固定化工艺制备了负载铂纳米颗粒的Pt/MnO2材料.通过透射电镜(TEM),X射线粉末衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),N2吸附-脱附和H2程序升温还原(H2-TPR)技术研究了样品的微观结构和吸附活性位,探查了CO和挥发性有机化合物(VOCs)(苯和甲苯)在催化剂上的催化发光(CTL)性质.结果表明:铂颗粒在α-MnO2和δ-MnO2载体上以高分散状态存在,负载过程不会影响α-MnO2纳米棒的晶相结构,但会导致δ-MnO2纳米棒产生结构变化.经XPS证实不是Pt与其发生了反应.α-和δ-MnO2纳米棒对CO、苯和甲苯的催化氧化都具有很高的活性,δ-MnO2的活性略高于α-MnO2相.虽然N2吸附-脱附实验结果证实Pt负载会导致MnO2纳米棒比表面积的下降,但H2-TPR结果显示Pt和MnO2之间会产生强烈的相互作用,显著增强其催化活性,且Pt/δ-MnO2活性高于Pt/α-MnO2.催化氧化发光研究表明,这四种催化剂活性顺序是α-MnO2≤δ-MnO2<Pt/α-MnO2<Pt/δ-MnO2,与H2-TPR结果一致.铂的负载可以显著增强α-MnO2和δ-MnO2纳米棒对CO、苯和甲苯催化氧化的活性.

Pt/TiO_2-NTs复合材料的制备及其甲醇电氧化机理研究

采用水热法合成锐钛矿型TiO2纳米管(TiO2-NTs),并以其为载体制备了Pt/TiO2-NTs复合材料。用TEM、XRD对复合材料的形貌和结构进行了表征,TEM测试表明Pt纳米粒子以簇状形式均匀地分散在TiO2纳米管表面。运用循环伏安法研究了Pt/TiO2-NTs复合材料在不同条件下对硫酸中甲醇的电催化活性,并讨论了甲醇的电氧化机理。结果表明,Pt/TiO2-NTs复合材料具有出色的电催化活性。因此,TiO2-NTs被认为是非常有潜力的燃料电池贵金属催化剂载体材料。

N掺杂Pt/HZSM-5催化剂甲烷部分氧化反应性能研究

以三聚氰氨(CHN)为N源,制得N掺杂HZSM-5分子筛(N-HZSM-5)。以Pt为活性组分,N-HZSM-5为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列N掺杂Pt/HZSM-5催化剂,并探究了催化剂对甲烷部分氧化(POM)反应的催化性能。结果表明,将Pt负载到N-HZSM-5分子筛时形成的Pt-N物种,有助于增强活性组分Pt与载体之间的作用力,改善Pt颗粒的分散性,明显提升催化剂对POM反应的催化性能。其中,当m(C_(3)H_(6)N_(6))/m(HZSM-5)为1/2时,催化剂中的Pt-N物种含量(质量分数)最高,活性组分Pt与载体之间的作用力最强,Pt颗粒粒径最小,催化性能提升最显著,CH初始转化率提高了15%,CO选择性提高了18%,H选择性提高了5%。

杨梅单宁接枝胶原纤维负载Pt催化剂的制备及其催化硝基苯加氢的研究

以杨梅单宁接枝胶原纤维为载体,制备了新型负载铂(Pt)纳米催化剂。杨梅单宁作为桥分子,通过其邻位酚羟基与Pt(IV)形成五元螯合环并固定在胶原纤维上。还原过程中,杨梅单宁能有效地抑制Pt纳米颗粒的团聚。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子分光光谱(XPS)以及X-射线衍射(XRD)等分析手段对该催化剂的物化性能进行了表征,结果表明该催化剂具有规整的纤维结构,且在胶原纤维的外表面形成了具有高分散性、平均粒径在2.8±0.5nm的Pt(0)纳米颗粒。该催化剂用于硝基苯催化加氢反应中,在较温和的条件下显示出了较高的催化活性(TOF=1097mol/(molPt·h))、高选择性(98%)以及较低的活化能(Ea=30.49kJ/mol)。通过改变胶原纤维表面杨梅单宁的接枝度,可以有效控制催化剂对硝基苯的催化反应速率。该催化剂重复使用5次后,催化活性没有降低,表明该催化剂具有良好的重复使用特性。

磁性可回收Fe_2O_3@C-Pt催化剂的制备及其催化还原对硝基苯酚（英文）

合成了一种具有壳/核结构的水热碳包覆型Fe_2O_3@C微米球,可实现贵金属Pt催化剂的低价制备和高效利用.利用外壳水热碳的亲水特性,通过简单的常温吸附与低温焙烧的方法在Fe_2O_3@C微球表面原位负载Pt纳米颗粒,构筑了壳/核型Fe_2O_3@C-Pt催化剂.该催化剂在6min内实现对硝基苯酚的完全转化,循环10次后催化活性保持不变,表现出较高的催化活性和稳定性.作为内核的磁性γ-Fe_2O_3颗粒使得Fe_2O_3@C-Pt催化剂仅通过外加磁铁即可实现其在反应溶液中的快速分离,降低了催化剂的回收成本和时间,并显著提高回收产率.