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。     

ZIF衍生氧还原反应催化剂的研究进展

从沸石咪唑酯骨架材料(ZIF)衍生的含过渡金属催化剂出发,介绍ZIF衍生催化剂前驱体的制备和热解温度、气氛对催化剂的影响,总结ZIF衍生的铂和非贵金属催化剂材料用于氧还原反应(ORR)的研究进展.提出有关ZIF衍生ORR催化剂发展面临的实际应用挑战和活性位点探究问题.     

中性锌-空气电池的阴极非贵金属催化剂

采用中性或准中性溶液为电解质的锌-空气电池具有提高阳极锌稳定性并避免电解质溶液碳酸盐化的优点.开发新型非贵金属催化剂,使之在中性溶液中能有效催化氧还原反应(ORR),这将具有重要意义.通过总结近几年铁/钴/镍掺杂的碳氮复合物的制备、ORR活性测试以及应用于中性锌-空气电池的性能研究方面的主要工作成果,发现采用简单的热解...     

阴离子膜燃料电池阴极非贵金属催化剂研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,阴离子交换膜燃料电池不仅能显著提高阴极氧还原反应(ORR)动力学,而且可采用非贵金属催化剂大幅降低成本和减少极板腐蚀,成为新能源领域中的研究热点。对阴离子膜燃料电池中阴极非贵金属氧还原催化剂的研究进展进行了详细评述,在此基础上提出杂原子掺杂的多孔纳米碳材料和以其为载体担载合金化的非贵金属是阴离子交换膜燃料电池阴极催化剂今后的发展方向。     

质子交换膜燃料电池电催化剂研究及膜电极制备技术

阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材料的催化活性要比单一材料的活性高。膜电极结构和性能与膜电极制备技术密切相关。分析结果表明,在质子交换膜燃料电池商业化进程中,不仅要开发纳米级、低成本的电催化剂,更应提高电催化剂利用率。电催化剂利用率与贵金属催化剂的颗粒尺寸和分散度及膜电极制备工艺技术有关     

碳载Pt-Cr合金催化剂的制备及其性能比较

用铬作掺杂元素,通过液相均相沉淀--气/固高温还原两段反应方法制备了碳载Pt-Cr合金催化剂,采用热分析方法(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)技术测试了合金催化剂的晶体结构和表面形貌.结果表明,用VulcanXC-72作载体,N(Pt):N(Cr)为1:1,热处理温度为950 ℃,催化剂的电化学活性表面积最大,催化活性最好.在电解液为0.5 mol/dm3硫酸溶液和2 mol/dm3甲醇/硫酸溶液中用循环伏安法测试,自制的碳载Pt-Cr合金催化剂比商业Pt/C催化剂甲醇氧化活性低,因为Cr的存在,降低了Pf活性点旁三个相邻Pt存在的概率,从而降低了甲醇的氧化活性.     

燃料电池阴极非铂Fe/N/C和Co/N/C电催化剂的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。对于阴极催化剂,研究重点一方面是改进电极结构,提高催化剂的利用率,另一方面是寻求高效廉价的可替代贵金属的催化剂。介绍了一种非贵金属的阴极电催化剂(Fe/N/C和Co/N/C体系)的研究进展,包括制备方法的发展历程、载体的影响、前驱体的影响(Fe/Co)、热处理工艺的影响、催化活性的评价方法及催化机理初探和稳定性。该体系的催化剂由于原料来源广泛、价格低廉,使其受到了广泛的关注,同时其活性也相比早期的研究有了很大的提高,但是目前制约其应用的一大因素是其稳定性,这需要我们不断地努力才能实现该种非贵金属催化剂的应用。     

氧化石墨制备氮掺杂氧还原反应电催化剂

用改进的Hummers法对石墨进行氧化处理,再将氧化石墨与氨气反应制备非贵金属氧还原反应催化剂。催化剂结构用红外光谱和X射线衍射谱表征,催化剂对氧还原反应催化活性用电化学线性电位扫描表征。结果表明,氧化石墨上会生成大量的-OH基、-COOH基和O-C-O键。在Mn的促进作用下,-COOH基和O-C-O键与氨气反应生成催化氧还原反应活性位。所得催化剂在酸性溶液中具有良好的稳定性和催化反应活性,其起始还原电位为0.60 V(vs.RHE)。     

温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响

采用电化学还原法在碳布上电沉积Pt-Ni合金催化剂作为质子交换膜燃料电池阴极。通过循环伏安线性扫描法确定Pt-Ni合金的沉积电位,并在该电位下考察了不同电解液温度下所得催化剂的物理、化学性质及电催化性能。研究表明:在-0.35 V电位下可得到Pt-Ni合金,不同的电解液温度会影响Pt-Ni合金催化剂结构、形貌及组分比,进而影响其催化性能。当电解液温度为50℃时,Pt-Ni合金催化剂具有最佳的催化活性,此时催化剂为较小的球状颗粒,Pt与Ni的原子比接近3∶1,其电化学活性表面积为44.19 m2/g,是电解液温度为70℃下制备的催化剂的1.8倍。适当的温度下电沉积制得的Pt-Ni合金催化剂明显提高了铂对氧还原的催化活性。     

低成本PEM电解水阳极催化剂研究进展

质子交换膜(PEM)电解水作为一项高效制氢技术在可再生能源储能方面有巨大的潜能,降低PEM电解水的成本是研究的重点.对阳极氧析出反应(OER)催化剂进行分类:非贵金属掺杂型催化剂,单原子催化剂以及非贵金属催化剂.非贵金属掺杂催化剂在掺杂成分的活性与稳定性兼顾方面仍然有一定的挑战.单原子催化剂在大幅降低贵金属含量(质量分数小于5％)、提升活性(过电势220～270 mV@10 mA/cm2)方面具有明显优势,但其发展往往需要借助特异性结构的载体材料,如氧缺陷型二氧化钛、金属有机框架材料(MOFs)、迈克烯等.非贵金属催化剂的研究目前较少,相比贵金属催化剂,其活性相差甚远.