纳米Au/C催化剂的制备及催化应用研究

选择柠檬酸钠还原法制备尺寸可控的胶体Au纳米粒子溶液,用TEM和UV-Vis吸收光谱对Au纳米粒子的尺寸及形貌进行了表征。然后将Au纳米粒子负载于活性炭上制得了Au/C催化剂。将Au/C催化剂用于液相催化氧化葡萄糖和乙二醛反应,结果表明Au/C催化剂的催化活性较高,这一制备方法较为成功。并对催化反应机理进行了探讨。     

AuPdPt-WC/C复合材料作为直接甲醇燃料电池阴极催化剂的性能研究

本实验以碳化钨(WC)增强的Au Pd Pt-WC/C复合催化剂作为直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极催化剂,选取了各组元比例,温度为变量,测试了其作为DMFC催化剂的性能。首先,采用了间歇微波加热法(IHM)制备了纳米级的碳化钨(WC)颗粒,并采用还原法和真空干燥法制备了Au Pd Pt-WC/C复合催化剂,控制Au、Pd、Pt的比例,制备了两组催化剂。通过循环伏安扫描,线性伏安扫描等手段进行电化学测试,表征其氧还原的性能。结果显示,复合催化剂具有高于传统Pt/C催化剂的性能,并且与实验条件息息相关。     

NH_4F改性MWCNTs负载Pd纳米粒子的电催化性能研究

以无机物NH4F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。     

炔基化改性聚乙烯醇吸氢材料的制备及吸氢性能表征

以聚乙烯醇(PVA)高分子材料为基体,通过氨基甲酸酯化反应在PVA高分子链上引入炔基形成炔基功能化的高分子,利用核磁共振法对炔基化高分子的分子结构及接枝度进行表征。通过化学还原法制备出炔基化高分子负载纳米钯的复合材料,采用激光粒度仪确定纳米钯粒径分布。同时将不同接枝度炔基功能化的PVA和Pd/C催化剂,按照一定的比例采用研磨法制备出吸氢材料。利用PVT法对上述所有的吸氢材料的吸氢性能进行了研究。结果表明,氨基甲酸酯化改性PVA接枝度高的炔基化高分子与Pd/C混合研磨后的吸氢材料的吸氢效果最好,吸氢容量为0.8893 mol/kg。     

负载型纳米Pd-M(Ag,Cu)催化剂的制备与催化性能

以自制的聚N,N-二乙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PDEAm-g-PAN/PSt)微球作为载体,采用原位还原方法,将与酰胺基团配位的金属离子还原成纳米金属颗粒,制得负载型纳米Pd-M(Ag,Cu)催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)对聚合物微球进行表征,采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和热重分析(TGA)对负载型催化剂进行表征,结果表明:该聚合物微球表面呈现规整的花状形态,Pd-M颗粒均匀分散于PDEAm-g-PAN/PSt微球表面,其粒径约为10nm。将制备的Pd-M(Ag,Cu)催化剂应用于1-辛烯的催化加氢反应,并与商业化催化剂Pd/C相比,催化1-辛烯加氢的效率为Pd-Cu>Pd-Ag>Pd/C。     

Cu对Pd/C电催化乙醇氧化性能的影响

以活性碳(Vulcan XC-72)为载体,用改良的化学还原法制备不同Pd:Cu比例的Pd_x-Cu/C催化剂,使用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法对其进行了表征,研究了Cu对Pd/C催化剂催化性能的影响。结果表明:随着Pd与Cu原子比的提高Pd_x-Cu/C催化剂的催化活性先提高后降低,当Pd:Cu=8:1时Pd8-Cu/C催化剂粒子均匀分散在碳载体表面,其直径约为2.8 nm;在催化剂中掺入的少量Cu元素部分进入Pd晶格形成了合金。这种催化剂在混合水溶液中表现出最佳的催化活性和稳定性,对C_2H_5OH氧化的催化峰电流密度达到114 m A/cm~2,是Pd/C的2.5倍,是JM-Pd/C的3.6倍。     

钯纳米颗粒在不同碳质材料上的自发沉积与电活性

在无还原剂存在下,氯化钯在Vulcan XC-72碳粉(C)、多壁碳纳米管(MWCNT)和碳球(CM)等碳质材料表面上自发还原为金属钯,从而得到相应的钯纳米颗粒(Pd-C、Pd-MWCNT和Pd-CM)。用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对这些碳质材料修饰后,采用同样的自发还原方法分别制备出Pd/CTAB-C、Pd/CTAB-MWCNT和Pd/CTAB-CM催化剂。结果表明,CTAB修饰后的MWCNT明显增加了钯纳米颗粒的自发沉积量,粒径大约为9 nm,而在MWCNT上沉积的纳米Pd粒径为19 nm。Pd/CTAB-MWCNT在碱性条件下对乙醇氧化的电流密度达到44.2 m A·cm-2,与其他碳载体负载的Pd纳米催化剂相比,对乙醇氧化具有强而稳定的电催化活性。     

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂（英文）

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。     

纳米级Au/C催化剂的制备及其DBFC单池性能

采用金溶胶负载法分别在CNTs、Vxc-72R炭黑和ECP 600JD科琴炭黑上负载了平均粒径约为5.0nm且尺寸分布均匀的纳米金颗粒,考察了酸处理对炭载体的影响及不同Au/C催化剂对BH4-电催化活性的影响.结果显示:经过酸处理三种炭载体的表面亲水性提高,其中CNTs的BET比表面积提高,而Vxc-72R和ECP 600JD的BET比表面积降低.炭载体负载纳米Au的能力与其BET比表面积密切相关.对炭载体进行酸处理可大幅度提高Au/C催化剂对BH4-的电催化性能,其中金负载在经酸处理的ECP 600JD炭黑上显示出最佳的电催化性能.     

Pd/PANI纳米纤维的液相合成及其对乙醇的电化学行为

以苯胺为单体、PdCl₂为金属前驱体、过硫酸铵为氧化剂,在避光条件下液相化学氧化合成Pd/PANI纳米纤维,用XRD、FESEM、TEM、SAED、HRTEM、FT-IR和UV-vis等手段对其表征,研究了 Pd/PANI纳米纤维修饰玻碳电极对乙醇的电化学行为。结果表明,Pd/PANI纳米纤维的平均直径为20 nm,长度为500 nm;平均直径为6 nm的纳米Pd颗粒单分散分布在PANI纤维中;Pd/PANI纳米纤维修饰电极的ECSA值为54.76 m²/g_Pd,是商用Pd/C催化剂(6.08 m²/g_Pd)的9倍,其j_f/j_b值为1.192。     

石墨烯负载钯纳米颗粒催化5-羟甲基糠醛选择氧化制2,5-呋喃二甲酸

采用甲醛液相还原法制备石墨烯负载Pd纳米颗粒催化剂,利用HRTEM、STEM、HAADF、XPS、TG、XRD、N2物理吸附、CO脉冲化学吸附等手段对样品进行表征。结果显示,高比表面积石墨烯作为催化剂载体,有助于获得高分散和金属态为主的Pd纳米颗粒。HMF催化氧化实验表明,Pd/rGO催化剂能够高效催化HMF转化为FDCA。50℃常压反应6h,HMF转化率和FDCA的收率分别为96.9%和66.6%。反应动力学结果显示,HMF转化和生成FDCA的活化能分别为(45.6±4.6)kJ/mol、(71.3±2.5)kJ/mol。     

Au/g-C_3N_4纳米复合物的制备与表面增强拉曼性能研究

在石墨型氮化碳(g-C_3N_4)表面上负载上通过柠檬酸钠化学还原法制备的尺寸约25nm的Au颗粒,获得Au/g-C_3N_4纳米复合材料。采用XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis和拉曼等表征手段,考察了样品的结构、形貌与性能。结果表明,Au/g-C_3N_4纳米复合材料具有良好的SERS活性,可以用于重金属离子存在的检测。     

光照条件下亚甲基蓝改性的MWCNTs负载纳米Au对甲醇的电催化

将紫外光照射条件下亚甲基蓝功能化的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)作为Au纳米粒子的载体,Au纳米粒子通过光化学还原法制备获得后,负载于f1-MWCNTs表面。傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)表明,f1-MWCNTs表面存在C—N基团和N—H基团,为Au纳米粒子的负载提供了活性位点。透射电镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)表明,Au纳米粒子粒径约4.5nm左右,具有面心立方晶体结构,Au纳米粒子在f1-MWCNTs表面分散性良好。电化学实验结果表明,光照条件下改性碳纳米管所制备的催化剂(Au/f1-MWCNTs)对甲醇具有优异的催化性能,其质量电流密度是未经光照改性的碳纳米管负载Au纳米粒子催化剂(Au/f0-MWCNTs)的1.56倍。     

不同催化剂表面定向生长单壁碳纳米管的研究

以不同含水量的乙醇为碳源,分别以Fe/Mo、Ag、Au为催化剂,采用化学气相沉积法制备了单壁碳纳米管.通过SEM,AFM,TEM等表征方法研究了碳纳米管的形貌和微观结构.结果表明,用Fe/Mo、Ag、Au均能长出高质量的碳管阵列,特别是Au的“Sputtering”法,可以不用繁琐地制备纳米颗粒催化剂便得到SWNT阵列...     

Pdn-Fe纳米合金作为Mg-H2O2半燃料电池阴极研究

通过化学还原方法制备Pd:Fe原子比(n)为2 : 1、4 : 1、8 : 1的Pd_n-Fe/C催化剂。采用TEM、XRD和XPS技术对复合催化剂进行表征。结果显示, Fe加入Pd/C催化剂中, 与Pd形成合金, Pd_n-Fe/C催化剂的粒径发生变化; 获得的Pd₄-Fe纳米合金粒子在C载体表面分布均匀, 平均粒径为2~3 nm, Fe的加入对Pd/C催化剂晶体结构有很大影响。电化学(CV, LSV, CA)测试表明: 加入Fe提高了Pd/C催化剂的催化性能, Pd/Fe原子比为4 : 1时, Pd_n-Fe/C的催化性能最好。当E=0.2 V时, Pd/C电极电流密度为17.71 mA/cm², 而Pd₄-Fe/C电极电流密度可达19.42 mA/cm²。电池测试表明, 以Pd₄-Fe/C和Pd/C催化剂为阴极的Mg-H₂O₂半燃料电池的开路电势均为1.8 V左右, 而当电流密度为180 mA/cm²时, 以Pd₄-Fe/C为阴极的电池最大能量密度比Pd/C为阴极的电池高41 mW/cm²。     

Au、Ag/氧化石墨烯复合催化体系的制备及催化性能研究

以氧化石墨(GO)为载体,利用两步法制备了一种表面相对"清洁"的负载型纳米催化剂(Au/GO)。通过控制电解质与纳米粒子的比例,可得到一系列团聚体大小不同的Au/GO。以NaBH4作为还原剂催化还原对硝基苯酚来评价Au/GO的催化活性,并且用紫外-可见光谱仪跟踪测试反应进度。结果表明,经过电解质处理后,负载型Au纳米的表面活性剂量会有所降低并暴露出更多的"活性位点",故Au/GO与未负载的Au相比,催化活性明显提高。更有趣的现象是当纳米团聚体尺寸较小时,Au/GO表现出较高的催化活性,说明了团聚体状态对催化活性有显著的影响作用。     

Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质

利用二次阳极氧化法成功制备了双层TiO₂纳米管周期结构。通过改变氧化电压可以有效地调整双层TiO₂纳米管的管径, 从而控制样品的形貌。通过实验优化确定双层TiO₂周期结构的制备条件为一次氧化电压60 V, 二次氧化电压40 V。利用原位光还原法, 在TiO₂周期结构表面负载了Au纳米粒子并研究了前驱体溶液浓度与光照时间对样品的影响。在0.05 mmol/L HAuCl₄溶液中光照90 min后得到的Au纳米粒子具有最优的形貌与分布。这种绿色的原位光还原法因为避免使用保护剂与还原剂而有效提高了Au纳米粒子的催化活性。制备所得的Au/TiO₂周期异质结构可以直接作为工作电极用于乙醇的电催化氧化, 并表现出了良好的催化活性与稳定性。除了Au纳米粒子, 其他金属纳米粒子如Ag、Pd、Cu等均可通过该方法成功负载于双层TiO₂纳米管周期结构上。这种新型的异质结纳米结构作为燃料电池的阳极材料表现出了巨大的潜力。     

金/钯哑铃状纳米晶的制备及其催化对硝基苯酚还原研究

采用晶种-溶液生长法制备了单分散性良好、长径比均一的Au纳米棒, 利用H₂PdCl₄作为前驱体, CTAC作为软模版, 抗坏血酸作为还原剂对Au纳米棒进行改性合成了金/钯哑铃状结构纳米晶(Au/Pd NDs)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis-NIR)对样品的结构和形貌进行表征, 探讨了铃铛状结构形成的机理, 并研究了其对硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的催化性能。结果表明: 大量的多晶钯颗粒定向选择生长在金纳米棒(AuNRs)两端, 形成哑铃状结构; 通过调控还原剂与前驱体的比例, 铃铛尺寸连续可调。当钯的分散性好且总的催化活性位点多时, 金/钯哑铃状结构纳米晶催化对硝基苯酚还原的效率高。钯颗粒尺寸为20.7 nm的Au/Pd NDs(0.04 mg/mL)催化对硝基苯酚还原的反应速率常数可达0.44 min^-1, 证明其是一种非常有效的催化剂。     

超薄金修饰的钯电极用于乙醇安培传感研究

超薄贵金属膜具有独特的结构和功能,创新其制备方法,拓展其电 化学应用具有重要意义。通过在镀 Pd 的玻碳电极（GCE）上电沉积欠导电 Se 超薄膜并作为模板,再与 HAuCl 4 进行原电池置换反应,制备了超薄 Au 膜修饰的镀 Pd 电极（Au Se /Pd/GCE）,并在碱性条件下采用循环伏安法研究 了 Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化性能影响,并构建了乙醇安培传感器。 研究表明,与裸 Pd 电极相比,Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化活性更高; 在最优条件下,修饰电极对乙醇的线性检测范围为 0.025~10.000 mmol·L -1,灵敏度为 0.94 (mA·cm -2)/(mmol·L-1),优于多数已报道的方法。此种以欠导电物质均匀电沉积薄膜为模板,采用原电池置换反应制备超薄贵金属膜的新 方法有望在纳米电催化剂的制备及电催化与电分析研究中广泛应用。     

高效脱除富氢气氛中CO用Au/CuxMnyOz催化剂的制备、性能与表征

Au/MnOx催化剂是CO选择性氧化反应体系的较佳选择,有可能成为比较有应用前景的富氢气氛中深度脱除CO的催化剂。着重考察Cu改性MnOx载体对负载Au催化剂的CO选择性氧化性能影响,并采用XRD、TPR、XPS、TEM等表征技术探讨了Au/CuxMnyOz催化剂结构与性能之间的关系。