宋桂花
,
杨海芳
,
孙雅飞
,
王静怡
,
曲卫东
,
张强
,
马令娟
,
冯媛媛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62773-6
Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属-金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt-金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属-金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe2O3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及电化学技术对催化剂进行了表征.结果显示,Fe2O3的存在能显著提高Pt催化剂在碱性介质中对甲醇氧化的电催化性能,而且以Fe2O3纳米棒为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-R催化剂催化活性以及稳定性比Fe2O3纳米片为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-P催化剂更高.这种促进效应可能与助剂Fe2O3的形态有关.Pt-Fe2O3/C-R催化剂中Pt的质量比活性为5.32 A/mgPt,本征活性为162.7 A/m2Pt,分别是Pt-Fe2O3/C-P催化剂的1.67和2.04倍,是商业PtRu/C样品的4.19和6.16倍.协同效应和电子效应是Pt催化性能提升的主要原因.此外,Pt-Fe2O3/C-R样品中高价态Pt的含量较高,可能也是加速甲醇氧化反应动力学的原因之一.高价态的Pt可能会增强甲醇分子在Pt表面的吸附强度,促进Pt上甲醇氧化反应初始步.这些发现不仅可对甲醇电催化氧化机理有了更深的理解,而且对设计和制备高性能甲醇氧化电催化剂也具有一定的指导意义.
关键词:
铂
,
氧化铁
,
助催化作用
,
甲醇电氧化反应
,
碱性电解质
马先斌
,
冯媛媛
,
李扬
,
韩运石
,
鹿国萍
,
杨海芳
,
孔德生
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60863-4
钯基纳米材料是甲酸电氧化反应的优良催化剂.本工作制备了两个系列钯基催化剂,并考察了聚苯胺对钯上甲酸电氧化反应的助催化作用.一种是以聚苯胺为基底,在其表面电沉积钯纳米粒子,制得nPANI/Pd催化剂(n表示聚合苯胺的循环数)；另一种是直接在商业Pd/C催化剂表面电聚合苯胺,制得Pd/C/nPANI催化剂.结果显示,聚苯胺单独存在时对甲酸电氧化反应没有催化活性,但其可对钯上甲酸电氧化反应呈现明显的促进作用,且促进作用与聚苯胺的厚度(聚合循环数)密切相关.在两个系列催化剂中,15PANI/Pd和Pd/C/20PANI显示出最高的催化性能.15PANI/Pd中钯的质量比催化活性是纯钯催化剂的7.5倍； Pd/C/20PANI中钯的质量比催化活性和本征催化活性分别是商业Pd/C催化剂的2.3和3.3倍.钯催化性能的提升与聚苯胺和钯纳米粒子间的电子效应有关.
关键词:
钯
,
聚苯胺
,
电催化
,
甲酸电氧化反应
陈克丰
,
宋月鹏
,
冯媛媛
,
纪文文
材料热处理学报
采用试错法、数理统计分析及理论分析相结合的方法,对余柏海非线性方程法模拟模型中锰、硼和铬等合金元素的合金化当量公式进行了修正.利用修正后的模型对国内外文献给出的80余种碳素结构钢和单合金结构钢端淬曲线进行了数值模拟,研究表明,模拟曲线与文献给出的曲线吻合的较好.修正后的模型具有较高的可靠性.
关键词:
非线性方程法
,
端淬曲线
,
合金化当量
,
计算机数值模拟
纪文文
,
宋月鹏
,
陈克丰
,
冯媛媛
稀土
doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2009.06.012
研究了稀土含量对40Cr钢渗铝过程中催渗效果的影响,表明渗剂中添加稀土的最佳含量为4%,结合成分检测结果,提出了稀土催渗的渗铝模型.进一步研究发现,与渗铝层相比,稀土催渗渗铝层更为致密,过渡区与基体结合紧密,且显微硬度提高2倍左右,并对其机理进行了研究分析.
关键词:
稀土催渗渗铝
,
40Cr钢
,
组织
,
性能
,
渗铝层
冯媛媛
,
杨晓红
,
左佳奇
,
王长远
,
王维
,
马勇
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.04.019
采用水热法制备了不同掺杂浓度的 WO 3∶Ti 纳米晶粒,并在350℃下退火1 h.采用 SEM、XRD 表征了材料的形貌与结构,并测试了用退火前后合成材料制成的薄膜气敏传感器件在200℃下对NO 2的气敏性能.结果表明,Ti 掺杂可以有效抑制WO 3晶粒的生长,减小晶粒尺寸；退火处理使材料的晶相发生了改变,晶粒尺寸进一步减小,晶粒分散性变好.薄膜传感器件的测试结果显示,适量 Ti 掺杂和退火处理均可提高器件对 NO 2的灵敏度,退火后 Ti 掺杂2％样品制成的器件的灵敏度最大,其值达到了15．38,响应恢复时间分别为2．2和1．5 min,且具有良好的可重复性和稳定性.
关键词:
Ti 掺杂
,
WO 3
,
退火
,
气敏
,
水热法
冯媛媛
,
马俊红
,
张贵荣
,
赵丹
,
徐柏庆
催化学报
分别在酸性和碱性电解质中研究了界面合金化的纳米Ag承载Pt纳米结构催化剂Pt0.5^Ag-B/C(Pt/Ag原子比为0.5)对氧还原反应(ORR)的电催化特点.结果表明,该催化剂对ORR的半波电势(E1/2)与通常的Pt/C催化剂(E-TEK公司)相当,但前者的本征电催化活性是后者的近两倍.与未合金化的Pt0.5^Ag-A/C相比,在Pt0.5^Ag-B/C催化剂中形成的合金化的Pt/Ag界面不仅使ORR的E1/2正移,而且明显提高了贵金属Pt的分散度或利用率.
关键词:
纳米结构
,
界面合金
,
阴极催化剂
,
铂
,
银
,
氧还原反应
毕丽晓
,
刘增花
,
孔德生
,
郁章玉
,
冯媛媛
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20053
以NaBH4为还原剂,将K2PtCl6和AgNO3前体进行共还原制备了一系列具有不同组成的碳载PtmAg/C合金催化剂(m为Pt/Ag原子比,m为0.05 ～1.0),在酸性介质中考察了该系列催化剂对甲醇氧化反应的电催化性能.与单组分Pt/C催化剂相比,系列PtmAg/C催化剂呈现出较高的催化氧化甲醇的活性与抗CO毒化能力,而且该催化剂的性能与其组成密切相关.随m值增加,PtmAg/C催化剂对甲醇氧化反应的质量比催化活性(MSA)、本征催化活性(IA)与稳定性均逐步增加,当m=0.5时催化活性达到最高,其MSA和IA分别是Pt/C催化剂的5.1和4.8倍.
关键词:
铂
,
银
,
去合金
,
酸性介质
,
甲醇电氧化
