CoTiNC催化剂的制备以及氧还原性能

以氯化钴、钛酸丁酯为原料,乙二胺为络合剂及氮源,制备非贵金属CoTiNC氧还原催化剂。分析在酸性介质中,金属比例对催化剂氧化原活性的影响。BET比表面积、XRD分析和电化学性能测试结果表明:Co5TiNC催化剂的比表面积达142.53 m~2/g;催化剂经高温热处理及酸处理后,部分Ti氧化成TiO_2。Co4TiNC催化剂的氧还原活性最优,氧还原反应的起始电位为0.51 V。     

Pd基纳米电催化剂的制备及电催化

综述了近几年来新型抗甲醇的氧气还原用Pd基纳米电催化剂的研究进展,介绍了Pd基纳米电催化剂的制备方法,概述了Pd基纳米电催化剂电催化氧气还原反应的活性、抗甲醇性能以及路径,并探讨了Pd基纳米电催化剂增强氧还原反应活性的机理.     

燃料电池Pt基阴极催化剂研究进展

对于燃料电池阴极氧还原反应,贵金属Pt被认为是最佳的催化剂活性组分。但是,纯Pt价格昂贵,在反应过程中容易受到小分子中间产物的毒化而失活。为了降低Pt的用量同时提高催化剂的活性,多种新型的Pt基阴极催化剂如合金及其复合材料、金属间化合物、核壳结构、空心结构及其他特殊形貌的催化剂都已经被研究,经测试,这些催化剂都能有效地提高阴极氧还原反应速率。对近些年出现的一些新型的Pt基阴极催化剂的研究进展进行了简要的概述。     

溶胶-微波干燥法制备Nd_(0.6)Ca_(0.4)CoO_3及其电化学性能

研究用溶胶-微波干燥法制备钙钛矿型氧化物Nd0.6Ca0.4CoO3,通过XRD、TEM对制备的产物进行表征。结果表明,得到的产物为Nd0.6Ca0.4CoO3,平均粒径为65nm。以该氧化物为催化剂,酸处理的碳黑为载体,制备了用于碱性介质中氧还原反应的气体扩散电极,利用极化曲线(LSV)和交流阻抗(EIS)方法测试了其在碱性介质中(6mol/LKOH)对氧还原的催化性能。该催化剂在空气气氛下,电极电位在-0.2V(vs.Hg/HgO)时催化氧还原的电流密度达到160mA/cm2,有显著的氧还原催化效果。微波加热功率、微波加热时间对催化剂的催化氧还原性能有较大的影响。     

TDMNPPFe(Ⅱ)/C的制备及电催化剂的制备及电化学稳定性

采用模板法制备了卟啉化合物Meso-5,10,15,20-四(N,N-二甲氨基苯基)卟啉铁(Ⅱ)(TDMNPPFe(Ⅱ)),用活性碳固载、活化制成催化剂.用TEM、XRD对催化剂的微观形貌进行了表征,结果表明,TDMNPPFe(Ⅱ)均匀分散在活性碳表面,当活化温度高于950℃时,催化剂表面开始出现金属原子簇结构的晶体.利用旋转圆盘电极表征了TDMNPPFe(Ⅱ)的催化氧还原活性,考察了活化温度、Fe(Ⅱ)载量对催化活性的影响.结果表明,最佳活化温度为600℃,最佳Fe(Ⅱ)载量为6%(质量分数).把600 ℃活化的6%载量的催化剂(Catmax)与Pt/C(ω=30%)作了比较,结果表明Catmax比Pt/C催化剂氧还原起始电位负约90 mV,但反应电子转移数相差不大.利用循环伏安法和线性伏安法测试了Catmax催化剂的耐甲醇性能,结果表明,甲醇的加入对催化剂的催化氧还原行为没有任何影响,表明TDMNPPFe(Ⅱ)具有良好的耐甲醇性能.     

PtCr/C-Nafion 膜氧电极的电催化活性

氧还原电催化剂的研究对聚合物电解质膜燃料电池技术的发展具有极其重要的意义。实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善聚合物电解质膜燃料电池中氧还原的电催化性能。本工作的目的是考察ＰｔＣｒ／Ｃ作为氧电极催化剂的活性。采用松木碳为载体和水合肼为还原剂,通过化学还原沉积法制得Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＣｒ／Ｃ催化剂。通过涂层和热压得到催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极。用电流－电位极化和恒电流放电法研究了催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极的性能。与Ｐｔ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极比较,ＰｔＣｒ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极对氧的电化学还原显示出高的活性。热处理催化剂的活性比未热处理的高。ＸＲＤ分析结果表明,热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。     

PEM燃料电池Pt基氧还原催化剂新进展

对近年来改善Pt催化剂本征氧还原活性的研究进行了系统的总结,发现Pt基合金催化剂和Me@Pt核壳结构催化剂氧还原能力的增强均与Pt化学键的改变导致中间产物吸脱附能力的变化有关,但Pt基合金催化剂和在动态电位以及强酸条件下具有较低的物理结构稳定性和化学稳定性;同时,由于Pt催化剂氧还原能力具有高度的晶体结构依赖性,提高催...     

NdCoO3催化剂制备及其催化氧还原性能研究

研究用微波法制备钙钛矿型氧化物NdCoO3,通过XRD、TEM对制备的催化剂进行表征。结果表明,得到的产物为NdCoO3。以该氧化物为催化剂,酸处理的碳黑为载体,制备了用于碱性介质中氧还原反应的气体扩散电极,并利用极化曲线(LSV)和交流阻抗(EIS)方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)中对氧还原的催化性能。结果表明:该催化剂在空气气氛下,电极电位在-0.2 V(vs.Hg/HgO)时电流密度达到160 mA/cm2,有显著的氧还原催化效果;同时发现:制备时的pH值、微波加热的功率及时间、碳黑的预处理对其催化氧还原性能有较大的影响。     

燃料电池阴极催化剂的研究进展

氧气在传统碳载铂电催化剂表面发生电化学还原反应时存在较高过电位 ,高达 3 0 0～ 40 0mV ,在很大程度上降低了电池性能。因此研制新型阴极催化剂以提高催化活性、降低氧阴极过电位成为研究热点。对燃料电池阴极催化剂研究的发展现状做了详细介绍 ,其中主要包括催化剂的制备、活性与寿命 ,同时对有关新型催化剂催化活性提高的各种解释做了归纳和分析 ,主要包括最小原子间距理论、雷尼效应和表面电子结构理论。     

钒钛基SCR催化剂K中毒酸洗再生研究

以国内某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,对采用浸渍法模拟K中毒的催化剂进行酸洗再生,对再生前后的催化剂进行结构表征,并结合SCR脱硝模拟实验对催化剂表观活性进行评价,分析酸洗对再生催化剂性能的影响。结果表明:酸洗后催化剂活性接近新鲜催化剂,这与催化剂表面吸附氧得到一定程度的恢复有关;酸洗可有效洗去催化剂表面的毒性元素K,而不改变催化剂晶体结构;红外显示Brφnsted酸位是SCR反应NH3的活性吸附位。催化剂经酸洗后酸性位得到部分恢复,但其强度降低,稳定性下降。     

钒液流电池复合电极腐蚀的研究

通过扫描电镜和红外光谱等手段对失效钒电池的复合电极进行分析,研究发现正极一侧导电塑料集流板存在有氧腐蚀,造成其中的碳流失,电阻增大;正极一侧的石墨毡也存在氧化侵蚀,石墨毡中的碳纤维坑蚀现象明显;钒电池负极在充电过程中存在析氢过程,在石墨毡上生成-CH2-功能团.通过比较石墨毡经由浓硫酸处理和升温氧化过程的腐蚀情况,表明钒电池充电过程中正极析出的氧原子与碳的反应活性相似于500℃以上空气中氧的反应活性.     

非负载Pt纳米颗粒催化剂的电催化氧还原性能研究

制备了一种非负载型Pt催化剂,对其研磨并用氢气进一步还原处理。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了催化剂形貌,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)方法测试电催化性能。SEM结果表明,Pt黑容易聚集在一起形成较大颗粒的二次粒子。TEM结果表明,催化剂结构多样,平均粒径较小。研磨或含氢气体处理后样品发生严重团聚。电化学测试结果表明,催化剂的起始还原电位高于商业催化剂,具有较高的氧还原活性。各种表征测试结果表明改善分散性是提高该催化剂性能的关键因素。     

新型纳米晶双功能氧电极的研究

合成了系列新型纳米晶钙铁矿型双功能氧电极催化剂La0.6Ca0.4CiO3,La1-xSrxNi1-xCoxO3(x=0,0.05;y=0,0.1),经XRD表征催化剂均为钙钛矿单相.考察了不同催化剂对氧还原和氧析出反应的电催化活性.结果表明,纳米级钙铁矿型催化剂LaNi0.9Co.1O3和La0.95Sr0.05Ni0.9Co0.1O3具有良好的氧还原催化活性,而La0.95Sr0.05Ni0 9Co0.1O3和La0.6Ca0.4CoO3的氧析出催化活性较高.     

LaMnCoNixO3中Ni掺杂对氧还原/氧析出反应活性的影响

采用溶剂热法制备LaMnCoNixO3(x=0.1、0.2和0.3)球体钙钛矿氧化物催化剂,该球体催化剂由厚度约为50 nm的纳米片构成,直径大约为1μm.通过高倍扫描电镜、高倍透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行物理表征,并采用三电极体系对催化剂进行电化学表征.研究结果表明Ni的掺入可以显著提升LaMnCoNixO3催化剂的氧还原(ORR)活性和氧析出(OER)活性.当Ni的掺入为0.2时,其ORR和OER活性均最优:ORR半波电位为0.716 V(Hg/HgO,RHE);在电流密度为10 mA/cm2时,OER过电位为410 mV(@1.23 V vs.RHE).上述结果表明,合理的Ni掺入可以有效地提高催化剂的ORR/OER活性.     

亚硫酰基存在下石墨负极界面的SEI膜机制

使用恒电流充放电和粉末微电极循环伏安方法研究了亚硫酰基添加剂对碳酸丙烯酯(PC)基电解液电化学嵌脱锂性能的影响。研究表明, 所使用的亚硫酰基添加剂可以有效地抑制石墨负极在PC基电解液中首次充电过程的层离现象, 添加剂活性基团的吸电子能力是决定添加剂在电极表面固体电解质相界面(SEI)膜形成电位的重要因素, 成膜电位与Li 在电解液中的溶剂化状况无关,表明电解液组分在电极界面的还原反应, 特别是还原反应的初始反应是电子从电极本体到电解液组分活性中心的迁移。在所使用的亚硫酰基添加剂中, 亚硫酸乙烯酯(ES)可以在碳负极/电解液相界面形成优良的SEI膜, 有望在石墨类负极材料的锂离子蓄电池中得到应用。     

铝一空气电池氧还原用锰复合催化剂的研究

通过热解法制备锰复合催化剂作为氧还原的催化剂。采用XILD和SEM对制备的锰催化剂进行了晶型结构表征,同时采用阴极极化曲线、恒电位方波和恒电流放电等电化学测试手段,研究了该催化剂在碱性电解液中的催化性能。结果表明,热分解法制备的锰催化剂为Mn3O40Mn3O4催化剂在碱性介质中具有较好的电催化活性;以Mn为催化剂的铝-空气电池在6mol/L NaOH溶液中,具有较好的大电流放电性能。     

电纺Fe/N/C纳米纤维催化剂及其氧还原性能

大量研究已表明Fe/N/C是极具前景的氧还原非贵金属催化剂。为发展快速、规模化的制备工艺,以聚酰胺酸、乙酰丙酮铁和三聚氰胺为原料,通过静电纺丝技术制备了一系列氮掺杂碳纳米纤维负载的Fe催化剂(Fe/N/CNF),通过XRD、XPS、SEM、TEM等表征技术测试了催化剂的物相、组分及微观形貌,并通过电化学测试方法研究了Fe含量对其氧还原反应活性的影响。在酸性电解质中,Fe/N/CNFs-3(Fe载量为3%,质量分数)催化剂呈现了良好的氧还原活性,经过5 000圈的循环伏安扫描,其初始电压和半波电位比商业化Pt/C催化剂的仅仅低34和120 m V,呈现了良好的稳定性。     

Y~(3+)和La~(3+)改性对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y~(3+)和La~(3+)掺杂CeO_2(ZrO_2)/TiO_2(简称CZT)催化剂,研究Y~(3+)和La~(3+)掺入对其脱硝性能的影响。采用X射线衍射、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附、氢气程序升温还原以及紫外光光致发光光谱等实验方法对CZT催化剂进行表征。结果表明:Y~(3+)和La~(3+)的掺入抑制了TiO_2从无定形向锐钛矿型转变,不仅增大了催化剂的弱酸酸量和比表面积,同时提高了CZT催化剂的缺陷浓度和储释氧性能;弱酸酸量和比表面积的增大有利于CZT催化剂表面反应气体的吸附;缺陷浓度和储释氧性能的提高加快了吸附在CZT催化剂表面的NO被氧化速率,有利于催化反应的进行。因此,适量掺入Y~(3+)和La~(3+)会明显提升CZT催化剂的低温脱硝活性,拓宽其活性温度窗口。空速71 400 h-1条件下,0.2LaCZT催化剂在200℃的脱硝率达到85.1%,300℃达到最高(96.5%)。     

TiO2纳米管掺杂Pt/C催化剂对甲醇电氧化性能影响

利用电化学方法研究了TiO2纳米管掺杂商业Pt/C催化剂(JM公司)对甲醇电氧化性能的影响.通过对不同掺杂量、不同制备方法等研究,利用循环伏安法和恒电位氧化法等手段,表明:掺杂20%TiO2纳米管的电催化剂对甲醇氧化具有较高活性,这可能是由于Pt和Ti之间产生的相互作用,使得甲醇更容易被活化,而二氧化钛本身携带的氧源,更有助于催化氧化甲醇反应的中间产物,减弱了Pt催化剂中毒程度.     

2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的电化学性能

以二硫化碳和水合肼为原料合成了2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMcT),并通过元素分析、Raman光谱和红外(IR)光谱对DMcT的结构进行了表征。DMcT的两对氧化还原峰电位差分别为0.96V和1.33V,这表明在室温下氧化还原反应速度很慢。酸碱对DMcT氧化还原反应有很大的影响:加入三乙胺之后,DMcT的氧化反应更加容易,还原峰电流增加,但对还原峰电位影响不大;相反,甲磺酸存在时,DMcT的氧化反应更难进行,而还原反应变得更加容易。