小分子燃料在Pt/HxMoO3电极上的催化氧化

钼酸盐在铂电极上硫酸溶液中还原形成钼青铜 ,吸附在电极表面 ,铂电极因钼酸盐的还原和钼青铜的氧化而得到修饰。研究甲醇、甲醛和甲酸在这种修饰铂电极上的催化氧化 ,表明修饰电极对甲醇、甲醛和甲酸的氧化有明显的催化作用     

甲醇在聚苯胺修饰分散铂电极上的电催化氧化

用循环伏安法和恒电位法在铂电极上分别制备了分散铂电极、聚苯胺修饰电极及聚苯胺修饰分散铂电极。并用循环伏安法研究了制备电极在0.5mol/LH2SO4溶液中的电化学行为以及对甲醇氧化的催化行为。分散铂电极对甲醇氧化的最大电流是4.29mA,是基体电极(0.069mA)的62.2倍。聚苯胺修饰分散铂电极对甲醇氧化的最大电流(10.2mA)是基体电极的148.0倍,分散铂电极的2.4倍。分散铂对甲醇氧化的催化作用不仅仅是铂面积增大的结果,还存在纳米效应。聚苯胺修饰铂电极对甲醇氧化的催化除存在铂进一步分散使面积进一步增大的因素外,还存在铂与聚苯胺的协同作用。     

甲醇在铂-氢钼青铜共沉积电极上的催化氧化

用循环伏安法在玻炭电极上制备了不同含量的铂电极和铂-氢钼青铜共沉积电极,研究了制备电极时的循环次数对制备电极的真实铂面积及甲醇氧化行为的影响.结果表明:单纯沉积铂电极的真实铂面积随着循环次数的增加而增加,并且沉积铂电极对甲醇的催化活性只取决于铂的真实面积;铂-氢钼青铜共沉积电极对甲醇氧化的催化能力与共沉积铂钼的比例有关,当制备电极所用的溶液中氯铂酸与钼酸钠的摩尔比为2∶1时,共沉积电极的催化活性最高,此时甲醇在共沉积电极上的氧化峰电流是单纯铂电极的1.63倍.通过考察甲醇氧化峰电流对电极的铂真实表面积和沉积氢钼青铜量的依赖关系后发现,沉积氢钼青铜对铂的催化活性有双重作用.一是分散作用,沉积氢钼青铜使沉积铂更加分散,增大了铂的真实表面积;二是质子溢出效应,氢钼青铜通过不同质子含量的氧化还原电对,HyMO/HxMO3(y＜x＜2),不断结合质子使铂表面的吸附中间体更易氧化.     

溶液酸度对铂电极上甲醇氧化的影响

用循环伏安法研究在不同酸度的硫酸钠溶液中,甲醇在铂电极上氧化的电化学行为。结果表明:溶液的酸度基本上不影响甲醇在铂电极上的氧化特性,甲醇的氧化峰电位变化不大,电位正向和反向扫描时,甲醇氧化峰电位分别在0.17V和-0.03V(相对于Hg/Hg2SO4参比电极)左右。但是溶液的酸度对甲醇在铂电极上的氧化速度却有较大影响,酸度越低,速度越快,这种情况可用铂在不同酸度溶液中,铂氧化物的形成差异得到解释。     

CUTsPc掺杂Pt/C对甲醇催化行为的研究

研究了在E-TEK商品级Pt/C中掺杂四磺酸基酞菁铜(CuTsPc)后对甲醇的催化行为。红外分析结果表明,四磺酸基酞菁铜与Pt以Pt-SO3-结合。所得的复合催化剂与E-TEK商品级Pt/C在0.5mol/LCH3OH 1mol/LH2SO4的混合溶液中的循环伏安曲线比较,复合催化剂正扫峰电流大,回扫峰电流小,同时具有更低的氧化还原电位,说明复合催化剂具有更高的对甲醇的催化活性。通过改变扫描速度对两者的动力学参数进行比较,得出复合催化剂具有更低的Tafel斜率,有利于降低电极极化时的过电势。     

PbO2/PbSO4平衡电位附近铅的氧化还原

用循环伏安法研究了铅在H2SO4溶液中PbO2/PbSO4平衡电位附近出现的一些不规则的氧化还原峰.这些氧化还原峰形和峰的个数受电解液浓度、扫描速度、扫描电位区间以及阳极极化时间的影响.氧化还原峰的变化是基体铅氧化和PbO2还原电流叠加的结果.     

聚苯胺形态对Pt-H_xMoO_3/Pan电极上甲醇氧化的影响

用恒电流法在玻碳电极表面上制备了聚苯胺电极(Pan/GC),接着在聚苯胺电极表面用循环伏安法电沉积铂氢钼青铜,制备了Pt-HxMoO3/Pan电极.傅里叶红外光谱研究结果表明,聚苯胺的表面形态受苯胺聚合电流密度的影响,导电性呈规律性变化.当聚合电流密度为141.5 mA/cm2时,聚苯胺基本上呈金属态,此聚苯胺修饰的铂氢钼青铜(Pt-HxMoO3/Pan)电极对0.1 mol/L甲醇溶液的催化活性比无聚苯胺修饰的铂氢钼青铜(Pt-HxMoO3)电极提高了71.5%.     

杂多酸修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇的电催化

用滴涂法制备了杂多酸修饰多壁碳纳米管载铂催化剂( Pt/CNTs-HPA),研究了它在硫酸中的电化学行为以及对甲醇的电催化氧化.实验结果表明,与Pt/CNTs修饰电极相比,Pt/CNTs-HPA修饰电极对甲醇电催化氧化速率明显增加,且对甲醇的催化氧化是扩散控制的电化学反应过程,该修饰电极具有良好的稳定性.     

聚苯胺对DMcT氧化还原反应的电催化作用

采用循环伏安法和交流阻抗法研究了聚苯胺 (PAn)对 2 ,5 二巯基 1,3 ,4 噻二唑 (DMcT)氧化还原反应的电催化作用及其DMcT/PAn复合物的电化学性能。结果表明 ,PAn膜电极在含饱和DMcT电解质溶液中不仅可以形成DMcT/PAn复合物 ,而且复合物电极呈现的氧化还原的峰电位差较电极未修饰前明显减少。DMcT/PAn复合物电极和PAn电极在 1.0mol/LHCl溶液中呈现相似的复数平面图 ,但在开路电位下在高频段的半圆的直径前者大于后者 ,而在 1.0V电位下则前者小于后者。因此认为在DMcT/PAn复合物中 ,DMcT是主要的电活性物质 ,PAn则可以较大程度地提高复合物的导电性和电荷传递速度 ,对DMcT的氧化还原反应有显著的催化作用。     

甲醇直接氧化催化剂及其电化学性能研究

采用还原法制备了甲醇电氧化催化剂 ,运用循环伏安法测定了不同温度下催化剂的活性和稳定性。利用XRD技术分析了催化剂的晶体结构 ,制作了DMFC单电池 ,测定催化剂电化学性能。结果表明 :随着温度升高 ,甲醇电氧化峰值电流增大 ,峰值电位正移。在 0 .1mol·L- 1 CH3OH/ 0 .1mol·L- 1 H2 SO4电解液中 ,玻碳电极上所涂布的Pt催化剂量为 0 .2mg/cm2 时 ,80℃时的甲醇电氧化峰值电流达到 132mA/cm2 ,而峰值电位相对于Hg/Hg2 SO4电极 (MSE)仅为+0 .66V ,经多次循环扫描达到稳态峰值电流后 ,峰值电位不产生正移。XRD分析表明 ,催化剂中的铂以Pt( 111)晶态存在。采用液体进样 ,甲醇浓度为 2 .5mol·L- 1 ,常压、工作温度为 80℃时 ,DMFC单电池开路电压为 0 .58V ,输出电压为 0 .4V时 ,单电池输出电流达 16mA/cm2 。     

DMFC阳极催化剂PtRu/C的制备及表征

采用化学还原法制备了PtRu/C催化剂,XRD的表征分析结果表明:Pt粒子呈面心立方结构,催化剂平均粒径为4nm。并使用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂(担载量0.056mg/cm2,PtRu的质量分数为20%,Pt/Ru原子比为1∶1)的电氧化性能。研究结果显示制备的催化剂对甲醇有高的电催化氧化性能:起始电位为0.2V(vs.SCE),其峰值电流密度为23.52mA/cm2,比质量活性为419mA/mg。研究还发现利用本方法制备的PtRu/C催化剂对于甲醇有较强的抗CO中毒能力和较高的电催化活性。     

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.     

电催化合成酸性过氧化氢的研究

在燃料电池型反应器中,以基于BP2000/PTFE材料制备的气体扩散电极作为阴极电极,以循环流动的硫酸溶液作为电解液,进行电化学合成过氧化氢的研究。探讨了电催化氧还原反应制备过氧化氢的反应过程及机理,同时分析了不同催化剂、电解液p H及电解电压对电解效果的影响。结果表明较优的电解条件是:阴极催化剂采用BP2000的担载量为2 mg/cm2,外加电压为1.5 V。在0.5 mol/L H2SO4溶液中生成过氧化氢的电流效率可达70%,过氧化氢浓度达到1.38mol/L(质量分数约为4.7%)。     

铅在硫酸电解质中电化学振荡行为的研究

应用循环伏安法和掠射式椭圆偏振谱学法,研究了Pb在H2SO4电解液中阳极氧化生成PbSO4的过程。实验表明:由于半渗透PbSO4钝化膜的形成和溶解,在铅阳极过程中有明显的电化学振荡现象产生,它对铅酸蓄电池的充放电性能有一定影响。     

Pt-Ru-W/C催化剂对乙醇电催化氧化研究

为了提高直接乙醇燃料电池阳极催化剂的催化活性,降低贵金属载量,采用热还原法制备了Pt-Ru-W/C催化剂,比较了Pt-Ru-W/C和相同前驱体用化学还原法制备的Pt-Ru/C催化剂对乙醇的电催化氧化行为;在0.5 mol/L乙醇和0.5 mol/L硫酸混合溶液中考核了上述催化剂对乙醇电催化氧化活性;通过X射线衍射光谱法(XRD)技术对催化剂的晶体结构进行了分析;结果表明:两种催化剂都具有Pt的面心立方晶格结构,晶格参数都小于Pt/C催化剂;计算表明Pt-Ru-W/C粒径较小,为6.5 nm左右;Pt-Ru-W/C电化学活性比表面积小于Pt-Ru/C催化剂,但由于W的助催化作用使Pt-Ru-W/C对乙醇的电催化活性和抗乙醇中间产物毒化的能力高于Pt-Ru/C催化剂.     

硫酸溶液中非铂金属上苯胺的电聚合行为

通过电化学方法对0.1 mol/L H2SO4 0.1 mol/L C6H5NH2溶液中苯胺在电工纯铁(DT3)和代号为40 Cr、紫铜和钢材420、304、321和316 L表面上的电聚合行为、上述材料在0.1 mol/L H2SO4溶液中的电化学行为进行了研究。结果表明,DT 3、40 Cr和紫铜三种材料上占主导地位的金属溶解反应抑制苯胺的氧化聚合,导致上述材料表面不能形成聚苯胺;在0.1 mol/L H2SO4溶液有很宽钝化电位区的420、304、321和316 L不锈钢都可在0.1 mol/L H2SO4 0.1 mol/L C6H5NH2溶液中进行苯胺的电化学聚合。不锈钢表面钝化膜影响苯胺聚合的起始电位。苯胺在420、304和316 L钢表面的起始氧化电位在1 100 mV左右,而由于321钢表面钝化膜中钛氧化物的存在,则使苯胺聚合的起始电位负移至700 mV。电位区间和扫描圈数相同时,基底材料不影响聚苯胺膜层的电导率,但降低阳极电位可显著提高聚合物电导率,为电化学合成导电聚合物、提高薄层金属双极板抗腐蚀性能奠定一定的基础。     

不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂的催化还原性能

用微波法在三种不同反应体系:蒸馏水、异丙醇、乙二醇中,制备三种Pt-Co/C催化剂,运用循环伏安和线性扫描的方法,测试了不同反应体系中制备的Pt-Co/C催化剂在H_2SO_4和HClO_4溶液中,有、无CH_3OH时,对O_2的电催化还原情况,并考察了不同反应体系制备的三种催化剂抗甲醇性能。由实验结果可知,三种不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂中,在乙二醇反应体系中制备的Pt-Co/C(3)催化剂对O_2电催化还原性能最好,同时具有较好的抗甲醇能力。     

聚苯胺/碳复合材料在混合型电容器中的应用

采用原位聚合法制备了聚苯胺/活性炭复合材料(PANI/C),复合材料中聚苯胺的质量分数为46.4%.以1 mol/LH2SO4溶液为电解液,Nafion 117质子交换膜为隔膜,分别采用复合材料电极和活性炭电极为正负极组装了混合型电容器,并用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法考察了电容的性能.结果表明,该混合型电容器在0～1.35 V电势范围内电容性能良好.3.0 mA/cm2电流密度下,电容器比容量为83.1 F/g,比活性炭电容器提高82%,电容器的比能量可达21.0 Wh/kg,是活性炭电容器的3倍以上.1 000次充放电循环后,电容器比容量保持在初始比容量的89.1%.