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直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展

罗远来 , 梁振兴 , 廖世军

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90740

甲醇氧化电催化剂是决定直接甲醇燃料电池性能、寿命和成本的关键材料之一.近年来人们从提高阳极催化剂活性和降低催化剂成本两个方面出发进行了大量的研究,有力推动了直接甲醇燃料电池的发展.在简要介绍电催化剂上甲醇氧化反应机理的基础上,综述了近年来直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展,从铂基催化剂、非铂基催化剂和催化剂载体三个方面进行了详细的介绍(附有58篇参考文献).并展望了甲醇电催化剂的发展趋势.

关键词: 直接甲醇燃料电池 , 甲醇氧化 , 阳极催化剂 , 铂基催化剂 , 载体

快速功能化碳纳米管载Pt催化剂的醇氧化性能

尹诗斌 , 朱强强 , 强颖怀 , 罗林

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(11)60332-X

采用HF刻蚀及交替微波加H2O2相结合的方法进行快速功能化碳纳米管(CNTs),应用红外光谱、拉曼光谱和透射电镜等方法详细考察了CNTs及其载Pt催化剂的物化性质,并采用循环伏安法、线性电流扫描法和计时电流法考察了所得催化剂的电化学性能.结果表明,CNTs经过HF刻蚀和交替微波H2O2双重处理后更适合用作催化剂载体,以10s-on/20s-off加热5次所得CNTs载Pt催化剂显示出最佳的催化性能.这可归因于处理后的CNTs表面含有丰富的微孔及含氧官能团,能有效增强Pt颗粒及CNTs间的相互作用.

关键词: 燃料电池 , 碳纳米管 , 功能化 , 交替微波法 , 甲醇氧化

碳纳米管/石墨烯负载 PtRu 催化剂对甲醇的电催化氧化

赵博琪 , 陈维民 , 朱振玉 , 刘欢 , 王媛

功能材料 doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.60.23

以碳纳米管(CN T )和石墨烯(GNS )混合材料作为载体,采用微波还原法将 PtRu纳米粒子负载到混合载体表面,制备了 PtRu/CN T‐GNS 纳米催化剂。透射电镜(T EM )结果显示,PtRu纳米粒子均匀地分散在混合载体表面,粒径分布范围较窄,平均粒径约为21.7 nm。电化学测试结果表明,与单一碳载体负载的催化剂 PtRu/CN T 相比,PtRu/CN T‐GNS 呈现出更高的甲醇氧化活性和更好的抗中毒能力。

关键词: 混合载体 , 碳纳米管 , 石墨烯 , PtRu , 甲醇氧化

Pt/Ni异质纳米线的制备及其电催化氧化甲醇性能

王萍 , 秦丽溶 , 赵建伟 , 冯喜宁 , 杨彩凤 , 贾小亚

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.11.008

首先采用直流电化学沉积法,在氧化铝模板内成功合成了 Pt/Ni 异质纳米线的有序阵列,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对所合成样品的晶体结构和形貌进行了表征测试。然后将Pt/Ni异质纳米线修饰在玻碳电极上,利用循环伏安法和计时电流法对比研究了这种新型纳米结构对甲醇的电催化性能,结果表明, Pt/Ni异质纳米线具有明显优于 Pt 或 Ni 纯金属纳米线的甲醇催化活性和稳定性。

关键词: 模板法 , 纳米线 , 甲醇催化 , 电催化

Pt的氧化状态对甲醇氧化活性的影响

曾建皇 , 舒婷 , 廖世军 , 梁振兴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60165-9

采用NaBH4还原法制备了XC-72碳黑负载的Pt电催化剂,并在化学还原后用H2O2处理部分催化剂以改变Pt的氧化状态,以期改善Pt活性中心上水的离解而提高催化活性.X射线光电子能谱结果表明,经H2O2处理的催化剂含有较多的氧化态Pt.通过循环伏安法和记时电流法考察了经处理和未经处理的催化剂在酸性条件下的甲醇氧化的催化活性.结果表明,经氧化法产生的含有较多氧化态Pt的催化剂并不能提供活性状态的氧以去除阻碍反应的CO中间体,含有较多金属状态Pt的催化剂活性反而更高,抗CO性能更佳.

关键词: , 催化活性 , 氧化态 , 甲醇氧化

碳纳米管载体改性条件对Pt纳米粒子电催化氧化性能的影响

徐明丽 , 段奔 , 张英杰 , 杨国涛 , 董鹏 , 夏书标 , 杨显万

无机材料学报 doi:10.15541/jim20140581

利用紫外光照射诱导亚甲基蓝改性碳纳米管(MWCNTs),是一种工艺简单、绿色无毒的改性催化剂碳载体的新方法.本研究以光照改性时间、改性剂(亚甲基蓝)用量和紫外光波长为主要影响因素,系统研究了不同因素对MWCNTs改性的影响及其对催化剂催化性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM)对不同条件下的催化剂形貌进行了表征,采用循环伏安法(CV)和时间电流法(i-t)等电化学测试手段对催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的催化活性和催化稳定性分别进行了测试,研究结果表明:光照时间为6h、亚甲基蓝用量为10 mg、紫外光波长采用254 nm时,MWCNTs的改性效果最佳,Pt纳米粒子在改性最佳的MWCNTs表面的负载均匀性最好,所得催化剂的催化性能也最优,其催化活性是商业Pt/C催化剂的2倍多,这种改性方式为高活性、低成本燃料电池阳极催化剂的研究提供了新方法.

关键词: 碳纳米管改性 , 紫外光照射 , 亚甲基蓝 , 甲醇氧化 , Pt纳米粒子

五氧化二钒/铈改性二氧化钛催化甲醇高选择性氧化制备二甲氧基甲烷

钱建华 , 董清华 , 李君华 , 刘琳 , 邢锦娟

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.11.160022

通过溶剂热法制备Ce掺杂的TiO2,利用等体积浸渍法制得一系列V2 O5/Ce-TiO2催化剂,并用于甲醇选择性氧化制二甲氧基甲烷( DMM)。采用XRD、UV-Vis、 H2-TPR、NH3-TPD等技术手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ce掺杂改性后的TiO2负载V2 O5更有利于催化剂表面钒氧物种的分散,且钒氧物种主要以孤立的和聚合态的形式存在,没有形成V2 O5晶相结构。Ce掺杂改性后,改变了TiO2载体与钒氧物种间的作用力, Ce掺杂量越大,钒氧物种的还原温度逐渐向高温移动,使得催化剂的氧化还原能力减弱。Ce改性的TiO2负载V2 O5,Ce的改性量对催化剂的酸性质几乎没有影响,但是催化剂的酸性却随着V2 O5负载量的增大而逐渐减弱。当Ce和Ti的摩尔比为0.01,V2 O5的负载量为10%所得催化剂10V/1Ce-TiO2具有较为适宜的氧化还原性和酸性,在反应温度160℃时,甲醇的转化率为39.6%,DMM的选择性高达99.9%。

关键词: 铈改性二氧化钛 , 五氧化二钒 , 甲醇氧化 , 二甲氧基甲烷

NH4F改性MWCNTs负载Pd纳米粒子的电催化性能研究?

张晓凤 , 董鹏 , 张英杰 , 夏书标 , 段奔 , 靳振华 , 徐明丽

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.01.004

以无机物NH4 F为改性剂,对NaOH 处理后的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)进行共价键表面修饰得到f2-MWCNTs,将前驱体溶液在紫外光照射下边还原边负载于 f2-MWCNTs 表面,制得 Pd/f2-MWCNTs 催化剂.利用FT-IR、TEM、EDS、XRD 和 XPS 等手段对其进行表征,结果表明 f2-MWCNTs 表面形成 C—F、C—N 等化学键和Pd/f2-MWCNTs表面存在Pd-F配位键,通过这些化学键的相互作用改变了Pd的电子结构,从而提高Pd纳米粒子的负载率和分散性.通过电化学测试发现,Pd/f2-MWCNTs 催化剂对甲醇具有优异的催化性能,其质量电流密度是JM公司商业Pd/C催化剂的2.87倍.

关键词: 多壁碳纳米管 , 氟化铵 , Pd纳米粒子 , 电催化剂 , 甲醇氧化

纳米NiCo2O4的两种制备方法比较及其甲醇电氧化性能研究

白改玲 , 谭俊华

人工晶体学报

分别以微乳液法和共沉淀法制备了NiCo2O4纳米棒和纳米片.对比研究了两种方法制备的NiCo2O4纳米材料的物相、形貌、孔道结构及其催化甲醇氧化的性能.结果表明:350℃煅烧5h后,两种方法均能制备出NiCo2O4纳米材料,但共沉淀法制备的纳米片结晶度低于微乳液法制备的NiCo2O4纳米棒.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸脱附测试发现,NiCo2O4纳米棒具有介孔结构,比表面积为116.8 m2·g-1,而NiCo2O4纳米片是六方片状结构,比表面积为36.1 m2·g-1.电化学结果显示,电压为0.6V,扫描速率为50 mV·s-1时,纳米片的电流密度为47.8 mA·cm-2,纳米棒为31.9 mA·cm-2.在0.5V扫描3000 s后,纳米片仍能保持70%的初始电流密度,纳米棒为51%.共沉淀法制备的NiCo2O4纳米片比微乳液法制备的纳米棒具有更好的催化甲醇氧化活性、稳定性.这可能是由于NiCo2O4纳米片的特殊的片层形貌及其一定的无序度导致的.

关键词: NiCo2O4 , 微乳液法 , 共沉淀法 , 甲醇氧化

胶体法制备高活性Pt-Ni双金属纳米粒子及其甲醇催化性能研究

马宝华 , 杨冬霞 , 赵云昆 , 贺小昆 , 卢军 , 杨喜昆 , 刘锋

稀有金属材料与工程

采用胶体法分别以乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)和乙酸镍(Ni(ac)2.4H2O)为前驱体制备了(1∶3,1∶1,3∶1)不同摩尔比的Pt-Ni合金纳米粒子,将其负载在XC-72碳黑载体获得Pt-Ni/C双金属催化剂,其中Pt3Ni/C催化剂催化活性最高,其正向扫描峰电流密度是42.5 mA·cm-2,分别是PtNi/C、PtNi3/C和Pt/C催化剂的3.2、5.3和1.2倍;而催化剂抗中毒能力则是PtNi3/C最强(If/Ib值为23.5).TEM和XRD分析表明Pt-Ni双金属纳米粒子单分散性好,粒径分布为2~4nm;同时XPS结果表明Ni的掺杂改变了Pt的外层电子层结构,减少了表面Pt原子对CO的吸附,释放出更多的Pt活性位,从而提高了Pt-Ni/C双金属催化剂的电催化活性和抗中毒能力.

关键词: 胶体合成法 , Pt-Ni/C双金属催化剂 , 甲醇氧化 , 电催化性能

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