孙丽枝
,
易清风
新型炭材料
在无还原剂存在下,氯化钯在Vulcan XC-72碳粉( C)、多壁碳纳米管( MWCNT)和碳球( CM)等碳质材料表面上自发还原为金属钯,从而得到相应的钯纳米颗粒( Pd-C、Pd-MWCNT和Pd-CM)。用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵( CTAB)对这些碳质材料修饰后,采用同样的自发还原方法分别制备出Pd/CTAB-C、Pd/CTAB-MWCNT和Pd/CTAB-CM催化剂。结果表明,CTAB修饰后的MWCNT明显增加了钯纳米颗粒的自发沉积量,粒径大约为9 nm,而在MWCNT上沉积的纳米Pd粒径为19 nm。 Pd/CTAB-MWCNT在碱性条件下对乙醇氧化的电流密度达到44.2 mA·cm-2,与其他碳载体负载的Pd纳米催化剂相比,对乙醇氧化具有强而稳定的电催化活性。
关键词:
Pd纳米颗粒
,
自发沉积
,
多壁碳纳米管
,
表面活性剂
,
乙醇氧化
陈俊利
,
李娟
,
刘琪英
,
黄秀敏
,
申文杰
催化学报
通过在硝酸溶液中373 K回流AgMnO4和Mn(NO3)2的混合物制备了Ag-hollandite纳米线材料,并将其用于乙醇选择性氧化反应.X射线衍射谱表明所得材料的主要晶相为Ag-hollandite,但有少量的软锰矿形成.氮气吸附-脱附实验证实材料存在微孔结构.场发射扫描电镜和透射电镜观察表明纳米线长度为0.5～4.0 μm,直径为10～20 nm.Ag-hollandite纳米线是一种很有前途的乙醇选择性氧化制乙醛催化剂,503 K时在120 h的反应时间内,乙醇转化率为82%,乙醛选择性为95%.
关键词:
银
,
锰钡矿
,
纳米线
,
乙醇氧化
胡西多
,
曾志锋
,
胡风平
,
王敬国
,
沈培康
催化学报
用交替微波法制备了碳化钨与多壁碳纳米管复合材料(WC/MWCNT),以该材料为载体制备了Pd基催化剂(Pd-WC/MWCNT),并将催化剂用于醇的催化氧化反应.结果表明,Pd-WC/MWCNT催化剂对乙醇的催化氧化活性是Pd/C催化剂的5倍.交换电流密度测量和反应活化能计算表明,Pd-WC/WIWCNT催化剂对乙醇催化氧化的交换电流密度比Pd/C大两个数量级,反应活化能低一倍以上.Pd-WC/MWCNT催化剂催化氧化乙醇性能的大幅度提高是碳化钨与Pd颗粒的协同效应和碳纳米管的结构效应共同作用的结果.
关键词:
碳纳米管
,
碳化钨
,
钯
,
交替微波法
,
乙醇氧化
,
燃料电池
湛菁
,
陆二聚
,
蔡梦
,
马雅琳
,
张传福
无机材料学报
doi:10.15541/jim20160140
以NiCl2·6H2O,CoCl2·6H2O和草酸为原料,利用氨水为配位剂和溶液pH调节剂,通过配位共沉淀-热分解法制备了棒状多孔NiCo2O4粉末,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及比表面积仪对前驱体和NiCo2O4粉末的形貌和结构进行了表征,考察了溶液pH对前驱体粉末形貌和分散性的影响;采用循环伏安法和计时电流法研究了乙醇在棒状多孔NiCo2O4粉末修饰的玻碳电极上的电催化性能.结果表明:前驱体的形貌与溶液的pH有关,热分解得到的NiCo2O4粉末继承了前驱体形貌,呈多孔棒状,比表面积为89 m2/g,平均孔径为12.56 nm.该粉末对乙醇具有良好的电催化活性,氧化峰电流与乙醇浓度、扫速的平方根均呈直线关系,表明棒状多孔NiCo2O4粉末对乙醇的催化反应机理为扩散控制.
关键词:
直接乙醇燃料电池
,
电催化
,
乙醇氧化
,
NiCo2O4
,
配位共沉淀
陈国良
,
孙世刚
,
陈声培
,
周志有
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2001.06.003
用电化学循环伏安法和原位FTIR反射光谱法研究了Sb在碳载纳米Pt膜电极(nm-Pt/GC)表面不可逆吸附的电化学特性及酸性介质中乙醇的吸附和电催化氧化特性.结果指出,当扫描电位的上限Eu≤0.50V(SCE)时,Sbad可以稳定地吸附在nm-Pt/GC电极表面.与未修饰的nm-Pt/GC电极上结果相比,Sbad修饰的nm-Pt/GC/Sbad/(nm-Pt/GC)的催化活性显著增加.测得当覆盖度θsb=0.137时,修饰电极对乙醇的电催化活性最高,乙醇氧化的峰电位负移了0.15V,峰电流增大了1倍.原位FTIR反射光谱的结果从分子水平揭示了Sb修饰对乙醇氧化反应途径的选择功能.
关键词:
纳米Pt/GC
,
Sb吸附
,
原位FTIRs
,
乙醇氧化
徐志花
,
饶丽霞
,
宋海燕
,
严朝雄
,
张利君
,
杨水彬
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62560-3
有机小分子直接燃料电池具有高能量密度和转换效率、易贮存及运输方便等优点.在过去几十年,有机小分子化合物尤其是乙醇的电催化氧化引起了研究者的关注,高活性和稳定性及低价格的电催化剂的设计和制备一直是乙醇燃料电池的研究热点.本文采用复合电沉积方法制备了Ni和CeO2复合镀层,然后利用Ni置换铂前驱体中Pt的方法制备了纳米CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂(Pt/Ni-CeO2).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等手段表征了所制样品的组成和相结构、表面形貌及组成成份.XRD结果表明,所制Pt/Ni催化剂主要是PtNi合金相结构.与Pt/Ni相比,Pt/Ni-CeO2催化剂的XRD峰强明显变弱,表明纳米CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂的结晶性较差或者其晶体颗粒较小.这可能是由于CeO2的共沉积阻止了Ni纳米颗粒的进一步生长或团聚.当电镀液中CeO2含量为50和100 mg/L时,所制Pt/Ni-CeO2催化剂样品Pt/NiCe1和Pt/NiCe2的XRD谱上未观察到CeO2相关的衍射峰,这主要可归因于催化剂中沉积的CeO2量少或其高度分散.随着电镀液中CeO2浓度进一步增大到200 mg/L时,在Pt/Ni-CeO2催化剂(Pt/NiCe4)的XRD谱上出现了CeO2相关的衍射峰.这表明采用复合电沉积-化学还原法可以成功制备CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂.SEM结果显示,所制催化剂都是由团聚状态的纳米颗粒组成,并且Pt/NiCe2表现出比Pt/Ni更开放的微结构,从而有利于反应物扩散至催化剂内部.该结果进一步表明共沉积的CeO2对所制Pt/Ni催化剂微结构的影响.此外,EDS结果也证实成功制备了CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂.采用多次循环伏安、电流时间曲线和电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了所制电催化剂的电化学性能.与Pt/Ni相比,Pt/Ni-CeO2催化剂表现出更好的电催化氧化乙醇活性和稳定性,这可能与CeO2的贮氧特性及其共沉积增大了电极的粗糙度有关.红外光谱测试结果表明,在CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂催化氧化乙醇过程中,CH3COO?可能是乙醇氧化的主要产物.在所制催化剂中,CeO2含量影响其电催化氧化乙醇性能.循环伏安和电流时间曲线测试结果表明,随着催化剂中CeO2含量增大,催化剂活性先增加后减弱.电化学阻抗谱结果表明,随着CeO2含量增大,CeO2修饰的Pt/Ni电催化剂的接触电阻先增大后变小再变大;而电荷转移电阻不断变小.在电解液中含有100 mg/L CeO2时所制电催化剂(Pt/NiCe2)具有最佳的电催化氧化乙醇活性和稳定性.这主要与CeO2的贮氧功能、Pt与CeO2/Ni间的相互作用和其较小的接触电阻和电荷转移电阻有关.该结果可为设计和制备低价格、高活性乙醇燃料电池中的催化剂提供思路.
关键词:
直接乙醇燃料电池
,
乙醇氧化
,
纳米二氧化铈
,
复合电沉积
,
电催化剂
孔清泉
,
冯威
,
朱晓东
,
张靖
,
孙成华
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62780-3
钯材料广泛用于氢同位素储存和分离、催化和传感等领域.传统的负载钯催化材料具有优异的乙醇和甲醇等电化学催化氧化性能.除此之外,负载钯催化材料还具有优异的甲烷催化燃烧性能.然而,很多研究显示负载钯催化材料存在很多不足,例如在工程应用过程中不稳定,纳米颗粒会发生聚集和长大,进而引起材料性能急剧下降等.不同于钯片、海绵钯粉末和负载钯催化材料,多孔钯具有三维连通的孔隙结构,可避免团聚现象的发生.同时,多孔钯还具有一些特殊的物理化学性能.研究表明,梯度孔隙结构是一种高效的电化学催化结构.因而近年来很多研究者都致力于探索具有高孔隙率和梯度孔隙结构多孔钯块材的制备方法.已有的研究包括造孔剂法和模板法等,但上述方法制得的多孔钯块材均存在比表面积低或难以获得块体材料缺点.我们研究组发展了一种制备兼具高孔隙率和梯度孔隙结构的多孔钯块材的新方法.即通过以一定粒度的NaCl颗粒作为造孔剂放电等离子烧结制备PdAl合金复合块材,然后通过去离子水溶解获得多孔PdAl合金,最后经过在盐酸溶液中去合金化得到具有数十微米的宏观大孔和约10纳米的纳米孔等梯度孔隙结构的多孔钯块材.当造孔剂添加量为20 vol.%,制得了孔隙率高达88%且完整的多孔钯块材.对该多孔钯块材的力学性能进行了测试,其压缩强度为0.5 MPa.对该块材进行氮吸附测试,测试结果显示其比表面积达到54 m2/g.我们进一步对该多孔钯块材的乙醇电化学催化氧化性能进行了研究.对不同扫描速度下多孔钯块材在KOH(1 mol/L)+乙醇(0.8 mol/L)溶液中电催化活性进行分析.随着扫描速率从10 mV/s提高到50 mV/s,正扫描峰电流密度也逐渐提高,且峰电位向正电位方向移动.对峰电流密度和扫描速率的平方根进行拟合,发现它们之间存在明显的线性关系,表明该电催化氧化行为是一个受扩散控制的过程.随着溶液中乙醇浓度不断增加,正扫描方向乙醇氧化峰的峰电流呈现出先增大后减小的趋势.这是因为乙醇基和羟基在钯表面的竞争性吸附造成的.当乙醇浓度较高时,乙醇基会占据钯表面大量的活性位,从而阻碍和抑制羟基的吸附.此时,羟基在钯表面的吸附成为电氧化反应的控制因素.因此,只有选择合适的乙醇浓度,才能更好地发挥材料的电催化性能.当乙醇浓度为2 mol/L时,峰电流最大,达到120 mA/cm2,表明多孔钯块材具有优异的电催化性能,这与该材料的梯度孔隙结构、高比表面积和高孔隙率密切相关.进一步对多孔钯块材的催化稳定性进行研究.该多孔钯块材显示出了优异的催化稳定性,当经过50次循环后,乙醇氧化峰的峰电流仅下降到~110 mA/cm2.
关键词:
钯
,
梯度孔隙结构
,
电催化
,
乙醇氧化
,
放电等离子烧结
魏杰
,
张楠
稀有金属材料与工程
为了改善铂基催化剂氧化乙醇的活性,制备磷钼酸修饰铂电极,并利用循环伏安曲线评价其对乙醇氧化的电催化活性及抗CO毒化作用.结果表明:磷钼酸修饰铂电极可以提高铂基电极氧化乙醇的催化活性以及抗CO毒化作用.
关键词:
电催化
,
乙醇氧化
,
修饰电极
李琳
,
原鲜霞
,
夏小芸
,
杜娟
,
马忠
,
马紫峰
无机材料学报
doi:10.15541/jim20130663
直接乙醇燃料电池(DEFC)由于其高能量密度、绿色无污染等优势受到广泛关注,寻找和开发具有高乙醇氧化催化活性和抗CO中毒能力的阳极催化剂对DEFC的未来发展和商业应用具有重要意义.本研究采用微波法合成了一系列Mo掺杂的Pt/C催化剂,并通过循环伏安法、交流阻抗法、计时电流法等电化学技术考察了Mo的掺杂量对Pt/C催化剂乙醇氧化催化活性和稳定性的影响.结果表明:Pt2Mo/C催化剂在乙醇氧化催化过程中表现出与Pt/C相当的起始电位、最大的峰电流密度和最慢的衰减速度,说明该催化剂具有最高的乙醇氧化催化活性和最稳定的工作性能.
关键词:
Mo掺杂Pt/C催化剂
,
微波合成法
,
乙醇氧化
