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制备过程中缓冲溶液对Pt-Ru/C电催化剂性能的影响

王振波 , 尹鸽平 , 史鹏飞

催化学报

采用浸渍还原法制备了Pt-Ru/C直接甲醇燃料电池阳极催化剂. 为了提高催化剂的活性,使用乙酸钠和氢氧化钠缓冲溶液来调节反应溶液的pH值,考察了缓冲溶液对催化剂性能的影响; 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; 并利用玻碳电极测试了催化剂在0.5 mol/L CH3OH和0.5 mol/L H2SO4混合溶液中的循环伏安曲线和阶跃电位曲线,考察了催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响. 结果表明,用乙酸钠和氢氧化钠缓冲溶液调节反应溶液pH值所得催化剂的性能优于用NaOH调节反应溶液pH值所得的催化剂. 缓冲溶液pH值对催化剂性能有较大影响,使用pH值为12的缓冲溶液所制备的催化剂性能最佳, Pt-Ru颗粒在碳载体上分散均匀,其最小粒径为4.2 nm. 还原温度对缓冲溶液作用的发挥有一定影响,还原温度升高会使溶液的pH值下降,不利于缓冲溶液作用的发挥.

关键词: 直接甲醇燃料电池 , 电催化剂 , , , , 缓冲溶液 , 甲醇电氧化

分散铂修饰聚苯胺电极的制备及其催化性能

王怡 , 贾梦秋

稀有金属材料与工程

利用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)方法,探讨了在合成分散铂修饰聚苯胺复合电极(Pt-PANi/pt)时能够影响聚苯胺表面形貌的质子酸种类以及铂微粒的电沉积方法.实验发现,采用循环伏安法制备聚苯胺时,在硝酸介质中制备的纳米聚苯胺纤维细小、膜层稳定、能够提高复合电极的催化活性,比在硫酸介质中制备的聚苯胺更适合作为Pt催化剂的载体;沉积分散铂所采用的电化学方法不同导致铂的生长方式不同,造成复合电极催化活性的差异.采用脉冲电位法,通过缩短脉冲沉积时间,能够使铂微粒数目增多、分布均匀,有效提高铂的比表面积,制备的Pt-PANi/pt复合电极显示出了较好的催化活性.

关键词: 聚苯胺 , 电沉积Pt催化剂 , 分散铂修饰聚苯胺电极 , 甲醇电氧化

超声频率对碳纳米管结构及其负载PtRu催化剂催化活性的影响

叶飞 , 陈胜洲 , 董新法 , 林维明

功能材料

在浓硝酸和浓硫酸混合液中,采用频率分别为25、40、60和80kHz的超声波对碳纳米管(CNTs)进行官能团化处理,运用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)、热重分析(TG)等手段,考察了超声处理对碳纳米管晶相结构、表面基团、含氧基团含量的影响.以不同超声频率处理的碳纳米管作为载体,制备了一系列碳纳米管负载PtRu催化剂,并用X射线衍射技术对催化剂的晶体结构进行了表征.采用循环伏安法(CV)测试了催化剂对甲醇电氧化反应的催化活性.结果表明,采用超声频率为60Hz处理的碳纳米管具有较高的含氧基团含量,用其作为载体制备的PtRu/CNTs60催化剂具有最佳的甲醇电氧化催化活性.

关键词: 超声频率 , 碳纳米管 , PtRu/CNTs , 甲醇电氧化

NaOH溶液中Ni基石墨修饰电极上甲醇电氧化过程中钴与铜的协同效应

Tayebe Rostami , Majid Jafarian , Somaieh Miandari , Mohammad G. Mahjani , Fereydoon Gobal

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60959-7

在NaOH溶液(0.1 mol/L)中考察了Ni, Co和Cu二元和三元合金修饰的石墨电极上甲醇电氧化反应性能.采用循环伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱(EIS)等技术研究了修饰电极的催化活性和协同效应.这些催化剂在含有Ni, Cu和Co离子溶液的阴极电位上反复浸渍石墨电极制得.结果表明,在甲醇存在下, Ni基三元合金修饰电极(G/NiCuCo)对甲醇氧化反应的响应值明显高于其它样品.阳极峰值电流与扫描速率的平方根呈线性关系,表明该过程受扩散控制.在CA区域,该反应遵循Cottrellin特性,甲醇扩散系数为6.25×10–6 cm2/s.甲醇氧化反应速率常数为40×107 cm3/(mol·s).另外,采用EIS研究了修饰电极表面上甲醇催化氧化反应.

关键词: 甲醇电氧化 , 电催化 , 协同效应 , , 修饰电极

Pt掺杂的纳米Ni电催化氧化甲醇性能的研究

张忠林 , 宋慧 , 刘世斌 , 李一兵 , 郝晓刚 , 段东红 , 孙彦平

稀有金属材料与工程

采用溶胶凝胶法制备了碳载纳米双金属Ni-Pt (5%,质量分数)/C电催化剂,用TEM、XRD和XPS表征金属粒子的形貌、晶相结构、表面元素及其价态,循环伏安法测试催化剂在碱性溶液中电催化氧化甲醇的活性.结果表明,Ni-Pt金属粒子在碳载体上分布均匀,粒径为3~6 nm,少量Pt的掺杂对纳米Ni活性有明显提高,其中,合金型Ni-Pt(5%)/C在1.0 mol/L NaOH+ 1.0 mol/L CH3OH溶液中峰电流密度可达85.6 mA/mg,是Ni/C峰电流密度的8.7倍,达到Pt/C峰电流密度的15.3%.单位质量铂的电流显著提高.

关键词: Ni-Pt/C , 电催化 , 甲醇电氧化 , 碱性介质

薄壳层核壳型Ni/Pt纳米粒子的制备及电催化性能

刘世斌 , 杨春英 , 张忠林 , 段东红 , 郝晓刚 , 李一兵

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00095

通过胶体-化学镀法制备不同厚度薄壳层核壳型Ni/Pt纳米粒子,采用HRTEM、EDS、XPS和XRD手段对粒子的形貌、晶型和组成进行物理表征.采用动电位、循环伏安法对其氧电还原和甲醇电氧化活性进行测试.实验结果表明,核壳结构Ni/Pt纳米颗粒基本为球形,其中Ni1-Pt0.067平均直径为7 nm左右,壳层厚度约l nm.与Pt/C相比,核壳型Ni/Pt纳米粒子对氧电还原和甲醇电氧化的催化活性显著提高.在所制备的不同壳层厚度催化剂中,Ni1-Pt0.067/C在0.5 mol/L H2SO4中氧电还原的最大峰电流密度可达到143.06 mA/mg,是相同反应条件Pt/C峰电流密度的1.4倍;而Ni1-Pto.067/C在0.5 mol/L H2SO4+l.0 mol/L CH3OH溶液中甲醇电氧化峰电流密度可达538.3 mA/mg,是Pt/C峰电流密度的5.2倍.若以1 mg贵金属Pt为基准,Ni1-Pt0.067/C的比质量活性相对Pt/C的提高了30倍.

关键词: 核壳型Ni/Pt纳米粒子 , 制备 , 氧电还原 , 甲醇电氧化

炭载Pt-Ag双金属催化剂对甲醇氧化反应的电催化

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: , , 去合金 , 酸性介质 , 甲醇电氧化

Pt/TiO2-NTs复合材料的制备及其甲醇电氧化机理研究

董斌 , 徐茂文 , 柴永明 , 柳云骐 , 刘晨光

材料导报

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.

关键词: 二氧化钛纳米管 , Pt纳米颗粒 , 甲醇电氧化

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

陈胜洲 , 林维明 , 董新法

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2006.09.021

研究了混合溶液浸渍、液相还原方法制备的甲醇氧化电催化剂PtRuMo/C的物理化学和电化学性质. XPS、XRD和电化学特性研究结果表明,PtRuMo/C催化剂中存在PtRu合金相,而Mo则以氧化物的型式存在. XRD测得的催化剂平均粒经为7 nm. 以自制的PtRuMo/C阳极催化剂和Pt/C催化剂为阴极催化剂,组装了直接甲醇燃料电池并测试了电池性能. 结果表明,PtRuMo/C具有较好的甲醇催化氧化性能,影响阳极在大电流密度下放电的主要因素是催化层中高的质子传递电阻.

关键词: 直接甲醇燃料电池 , 电催化剂 , 甲醇电氧化

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