制备条件对甲醇电氧化催化剂PtRu/CAs性能的影响

利用液相浸渍还原的方法,以炭气凝胶(CAs)为载体制备了担载型Pt-Ru催化剂,其中Pt质量分数为15%,Pt和Ru的原子比为2∶1.研究了金属前驱体于不同介质(CH3COOH,H2O及CH3COONa)中浸渍所制备的催化剂在组成、结构以及对甲醇催化活性方面的区别.催化剂的物化性质通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及能谱仪(EDS)表征,并采用循环伏安法测试其电化学性能.结果表明,以CAs为载体,均匀分散于异丙醇与水混合溶液后,先加入CH3COOH使金属前驱体在酸性介质中浸渍,再用NaOH调节pH值至碱性,同时生成CH3COONa作为稳定剂,最后用NaBH4还原所制得的催化剂具有更高的电催化活性,其峰电流密度达到38.24 mA/cm2,远高于其它条件下制备的催化剂.

直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtRu/C的制备和表征

用三种方法制备了PtRu/C[Pt和Ru质量分数分别为20％和10％,记为PtRu/C(20％-10％)]甲醇阳极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了PtRu/C催化剂的粒子大小和晶格参数的变化,利用单电池实验考察了催化剂在直接甲醇燃料电池中的催化活性。结果表明,改变溶剂的组成提高了贵金属在活性炭表面的分散度,并改善了PtRu间的相互作用,用乙二醇/水/异丙醇混合溶剂制备的PtRu催化剂金属颗粒较小,PtRu间的相互作用较强,以该催化剂作甲醇阳极的直接甲醇燃料电池的性能较好。

PtRu/C催化剂上甲醇电氧化的电化学阻抗谱

利用电化学阻抗谱(EIS)研究了甲醇在不同电化学极化处理后的PtRu/C催化剂上的电氧化动力学参数.通过交流阻抗理论的分析,从理论上研究了不同电势区间(低、中、高)内反应中间产物的表面覆盖率随电极电势的变化规律以及对反应法拉第电流的影响,较好地解释了甲醇电氧化实验中的动力学规律在低电势区,甲醇分子脱除第一个氢原子的基元反应,即第一个电子的传递反应为速率控制步骤,而在高电势区,反应中间产物COads的氧化脱除则为速率控制步骤.

高分散PtRu/C催化剂的制备及对甲醇及吸附态CO的电催化氧化

采用化学还原浸渍法在两种不同条件下制备炭载PtRu催化剂,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,运用循环伏安法、线性扫描法来检测不同条件下制备的催化剂对甲醇及吸附态CO(COad)电催化氧化活性的影响.结果表明,不同条件下制备的催化剂Pt和Ru形成合金的程度不同,Pt-Ru合金原子的颗粒在载体炭上的粒径大小和分布不同,导致催化剂对甲醇及COad的电氧化催化活性不同.其中以甲醛为还原剂在乙二醇体系中制备的催化剂PtRu/C-2能形成较好的合金状态,粒径小,分布均匀,对甲醇及COad的氧化具有较高的电催化活性.

高活性的PtRu/C抗CO催化剂

采用共沉积还原法制备了高分散度的催化剂PtRu/C。对此催化剂进行的XRD晶相分析表明 ,PtRu/C中的双金属形成了合金 ,并具有较高的分散度。通过EMFC中单电池的伏安曲线和循环伏安法考察了自制PtRu/C催化剂的活性 ,并与Pt/C和Johnson Matthey公司的PtRu/C进行了比较。由循环伏安中氢的氧化脱附峰的面积和电池纯氢燃料的性能 ,得到催化剂对H2 的活性顺序是 :Pt/C >自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C ,而对H2 / (5× 10 -5)CO燃料的活性顺序是 :自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C >Pt/C。通过对循环伏安中CO氧化过程的研究认为 ,CO的氧化通过双功能机理 (Bifunctionalmechanism)进行 ,Ru的加入提高了催化剂对H2 O的活性 ,使PtRu表面容易形成吸附态的含氧物种 (OH ) ads,从而降低了催化剂氧化CO的电势。

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。

pH值对微波协助乙二醇法制备PtRu/C催化剂的影响

以微波协助乙二醇工艺合成了碳负载不同粒径大小的PtRu/C纳米催化剂,主要考察了溶液pH值对PtRu粒子大小的影响.利用紫外可见光谱、能量散射X射线谱、透射电镜和X射线衍射谱对PtRu纳米催化剂进行了表征.结果表明,pH值是一个对PtRu粒子大小有着重要影响的因素.TEM结果显示随着溶液pH值的增加,PtRu粒径从3.5nm减小到1.5nm.当溶液pH值达到11.0时,由于金属粒子被保护,合成的催化剂中金属载量明显减少.溶液pH值在9.0左右合成的PtRu/C催化剂具有适宜粒径(2.4nm)和均匀分布的金属颗粒,具有最好的甲醇电氧化活性.

PtRu/氮掺杂碳电催化甲醇氧化及电解水析氢性能

将三聚氰胺、RuCl_(3)及炭黑以一定的比例分散于乙醇中,采用旋转蒸干及高温热处理合成了一种氮掺杂碳(NC)负载Ru的Ru/NC催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了不同Pt、Ru负载量的PtRu/NC催化剂,并用于电催化甲醇氧化反应(MOR)及电催化分解水析氢反应(HER)。结果表明,合成的催化剂中Pt_(1)Ru/NC(Pt、Ru的实际负载量分别为1.14%、0.54%)表现出最优的MOR性能,质量活性达4.96 A·mg^(-1)_(PtRu),且经10000 s稳定性测试后质量活性保持在测试前的91.1%。同时,当电流密度为100mA·cm^(-2)时,Pt_(1)Ru/NC在HER中表现出最低的过电位(103 mV)和最小的Tafel斜率(15.29 mV·dec^(-1))。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、STEM-能谱(STEM-EDS)技术表征了PtRu/NC双金属催化剂,其具有优异催化性能的原因如下:(1)PtRu双金属纳米颗粒高度分散于NC上;(2)Pt以纳米团簇或单原子形式负载于Ru上,后负载于NC,形成了Pt-Ru相分离结构;(3)Pt、Ru与N之间存在协同效应。

微量热法研究燃料电池PtRu/C催化剂的CO微分吸附热

用微量热法技术测量CO的微分吸附热以探测碳负载的单金属Pt,Ru及双金属PtRu催化剂的CO表面吸附位.结果表明,单金属Pt催化剂显示出最高的初始微分吸附热(qinitial=125kJ·mol-1);单金属Ru催化剂具有最低的初始微分吸附热(qinitial=109kJ·mol-1);三种双金属PtRu催化剂的初始微分吸附热(qinitial=124～112kJ·mol-1)界于两种单金属之间.当双金属PtRu催化剂Pt∶Ru原子比为1∶2时,催化剂Pt原子表面上的强CO吸附位(>112kJ·mol-1)被Ru原子所覆盖而完全消失.

壳聚糖修饰甲醇燃料电池PtRu催化剂

利用化学沉积法将壳聚糖(Chitosan)修饰于直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂中,制得PtRu/CNT-CS催化剂,并考察了其对甲醇的电催化氧化性能。壳聚糖的修饰使甲醇氧化的电流密度由29.3 m A/cm^2增加到44.8 m A/cm^2,电荷转移电阻明显减小。

直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtRu/MWCNTs的水热合成及其电催化行为

采用水热法合成了PtRu/MWCNTs阳极催化剂,并以循环伏安、线性扫描、计时电流和交流阻抗等电化学测试研究了其对甲醇的电催化氧化,结果表明,水热合成的PtRu/MWCNTs较之同样条件下合成的PtRu/Vu lcan XC-72有更好的对甲醇氧化的催化活性和更强的抗毒化能力。

CH_3COONa对PtRu/C催化剂性能的影响

采用浸渍还原法制备了PtRu／C（20％）直接甲醇燃料电池阳极催化荆；研究了CH3COONa与氯铂酸的物质的量比对催化剂性能的影响；通过XRD和TEM对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析；用循环伏安曲线和阶跃电位曲线研究催化剂对CH3OH的电催化氧化。结果表明：CH3COONa与氯铂酸的物质的量之比在2．0～3．0范围内，催化剂的性能较优；当比值为2．4时，所制备的催化剂的电催化活性最好。

非热等离子体结合CuO催化剂或Ca(OH)_2吸收剂去除氮氧化物

采用非热等离子体结合催化或现场化学吸收的2种方法来去除气流中的NOx.结果表明,非热等离子体结合催化,反应器内的CuO催化剂能有效地促进NO的还原反应;相对于催化还原NO而言,脉冲电晕作用下能有效地降低NO催化还原的反应温度.当催化剂为CuO,脉冲电压为18kV,反应温度为200℃,还原剂为1%CO及NO进口浓度为719 mg/m3条件下,NO的去除率达到了100%.非热等离子体结合现场化学吸收方法,是一种在常温下从气流中净化氮氧化物的有效方法,NO的去除率远远高于反应器内没有吸收剂的情况.可以认为反应器内的Ca(OH)2吸收剂通过与NO的氧化产物NO2或NO3的吸收反应促进了NO的去除.当反应器内有Ca(OH)2吸收剂存在时,在脉冲电压为18kV,O2浓度为2%及NO进口浓度为1 050 mg/m3条件下,NO的去除率达到了100%.

甲醇在电沉积PtRu催化剂上的电催化氧化

在Pt、Ru金属前驱体混合溶液中,采用脉冲电流(PC)沉积制备PtRu催化剂,最佳脉冲电流密度Jp=2.00 mA/cm2,导通时间ton=100 ms,关断时间toff=300 ms。与恒电流(DC)沉积制备的PtRu催化剂和商品PtRu催化剂相比,PC沉积制备的PtRu催化剂对甲醇氧化的起始电位负移了0.06 V,峰电流密度分别增加了127.2%和104.9%。SEM和EDS结果表明,PC沉积制备的PtRu催化剂的平均粒径比DC沉积制备的减小约300 nm。

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。

超临界CO_2/甲醇流体制备PtRu/石墨烯催化剂应用于甲醇氧化

采用一种有效、方便和环境友好的超临界方法将PtRu沉积在热解还原石墨烯上。在超临界CO2作用下,以H2PtCl6和RuCl3作为前驱体的铂钌纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面,且平均尺寸为2.87nm。生成的复合材料通过循环伏安法、计时电流法和CO溶出实验来进行研究。与用相同的方法制备的PtRu/炭黑(Vulcan XC-72)复合材料相比,PtRu/膨胀还原石墨烯对甲醇氧化的电催化活性和对CO电氧化活性有了很大的改善。实验结果显示,利用超临界流体可以很容易制备高活性的石墨烯负载型金属电催化剂。

载体制备工艺对Pt/CA催化剂甲醇氧化催化性能的影响

比较研究了炭气凝胶(CA)的制备工艺条件对其表面微观结构及以其为载体的催化剂Pt/CA甲醇氧化催化活性的影响。结果表明,常压干燥制得的CA表面以微孔为主,而超临界CO2干燥制得的CA表面主要以中孔为主,而且比表面积、表面孔容和平均孔径更大;超临界CO2干燥比常压干燥更适合制备高活性甲醇氧化Pt/CA催化剂的载体材料;CA制备过程中催化剂Na2CO3的用量(常用R/C表示,其中R代表制备CA的原料间苯二酚,C代表制备CA的催化剂Na2CO3)为200至1000的范围内,R/C的增大会引起超临界CO2干燥制得CA的表面平均孔径随之增加,R/C为300时制得的CA具有最大的BET比表面积和表面孔容,以其为载体制得的催化剂具有最好的甲醇氧化催化性能。

硅钨酸对甲醇燃料电池阳极PtRu催化剂性能的影响

用硅钨酸(H4[Si O4(W3O9)4]·x H2O)去修饰直接甲醇燃料电池(DMFC),制备PtRu/CNT-Si W12复合催化剂。电化学测试表明,与PtRu/CNT催化剂相比,PtRu/CNTSi W12催化剂起始氧化电位负移,活性增强,电荷转移能力增大,具有更高的抗中毒能力。

Ca助剂对钯负载催化剂在苯酚液相原位加氢反应中的影响

利用等体积浸渍法制备了一系列不同助剂的Pd/Al2O3催化剂,并利用固定床管式反应器考察了以上催化剂在"苯酚+甲醇+水"耦合反应体系中的性能。结果表明Ca的促进作用较明显,进一步考察了Ca助剂的含量对催化剂活性的影响,并通过BET和CO吸附表征探讨了Ca助剂对催化剂结构以及Pd分散度的影响。

高负载率纳米PtRu／C催化剂的制备和表征

以Vulcan XC-72R碳黑为载体,通过在含十二烷基硫酸钠(SDS)的乙二醇溶液中直接还原氯铂酸和三氯化钌,制备了负载率为60％的纳米PtRu／C催化剂．透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明,SDS的加入可显著改善PtRu纳米颗粒在载体表面分散性,平均粒径达到2．7 nm．电化学循环伏安法(CV)测试的结果显示,利用这种方法制备的纳米PtRu/C催化剂对于甲醇氧化具有较强的抗中毒能力和较高的电催化活性．