多孔聚乙酰苯胺纳米纤维载铂催化剂对甲醇的电催化氧化

采用简单的化学氧化聚合法制备了新型多孔结构的聚乙酰苯胺纳米纤维(np-PAANI), 并以此为载体在络合剂的存在下合成了Pt纳米微粒修饰的np-PAANI复合物膜电极C/np-PAANI/Pt. 样品的形貌和结构通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)进行了表征. 在0.5 mol·L-1 CH3OH+0.5 mol·L-1 H2SO4混合溶液中考察了C/np-PAANI/Pt催化剂对甲醇的电催化氧化性能. 结果表明, 以np-PAANI负载的Pt催化剂对甲醇的电催化氧化活性和稳定性都比普通PAANI结构及石墨粉负载的Pt催化剂好很多.     

碱性介质中W,Ni和Sn掺杂的Pt-Ru/C电催化氧化甲醇的性能

直接以Pt, Ru, W, Ni和Sn的金属盐为前驱体, 通过溶胶法制备了不同原子比的Pt-Ru-M/C(M=W, Ni, Sn)碳载纳米合金催化剂, 用X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)表征催化剂的晶相结构、表面组成及价态形式, 采用循环伏安法测试催化剂电催化氧化甲醇活性. 结果表明, 掺杂Ni和W可明显提高Pt-Ru/C催化活性, 掺杂Sn则降低了Pt-Ru/C催化活性. 其中Pt5-Ru4-Ni0.7/C的活性最高, 在1.0 mol/L NaOH＋1.0 mol/L CH3OH溶液中峰电流达835.2 mA/mg, 甲醇起始氧化电位比Pt5-Ru5/C低约0.11 V.     

Ru,Sn和Co促进的Pt/C催化剂电催化氧化甲醇的性能

 采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-M/C(M=Ru, Sn和Co)阳极电催化剂,并用X射线衍射和X射线能谱技术对催化剂进行了表征. 结果表明,制备的Pt-M合金颗粒分布均匀,粒径为2～6 nm, 其组成与前驱体中相应金属的原子比基本吻合. 用循环伏安法测定了催化剂在不同碱性条件下的活性. 结果显示,随着碱性的增加,甲醇的起始氧化电位降低,峰电流和催化剂的活性增大; 相同碱强度下催化剂活性顺序为Pt50Ru50/C>Pt50Sn50/C>Pt75Co25/C, 添加Ru可明显提高Pt/C催化剂的活性. Pt50Ru50/C在1.0 mol/L NaOH+1.0 mol/L CH3OH溶液中的峰电流密度可达634.7 mA/mg.     

壳聚糖修饰石墨烯负载铂镍催化剂的制备及对甲醇的电催化氧化性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,以壳聚糖修饰的氧化石墨烯为载体,采用浸渍还原法制备了Pt_mNi_n/CS-RGO催化剂(m∶n=3∶1,1∶1,1∶3)。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,利用循环伏安法和计时电流法考察了催化剂的活性和稳定性。结果表明,Pt3Ni/CSRGO对于电催化氧化甲醇具有较高的活性和稳定性,Pt3Ni/CS-RGO在1.0 mol·L~(-1)KOH+1.0 mol·L~(-1)CH3OH溶液中的峰电流为189.89 m A·mg~(-1)。     

一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能

以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨.然后采用简单的一步化学还原法在乙二醇(EG)中同时还原氧化石墨烯(GO)和H₂PtCl₆制备高分散的铂/还原态氧化石墨烯(Pt/RGO)催化剂.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的微结构、组成和形貌进行表征.结果表明, GO已被还原成RGO, Pt纳米粒子均匀分散在RGO表面,粒径约为2.3 nm.采用循环伏安法和计时电流法评价催化剂对甲醇氧化的电催化性能,测试结果表明, Pt/RGO催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性与Pt/C和Pt/CNT相比有了很大提高.另外其对甲醇电催化氧化的循环伏安图中正扫峰电流密度(I_f)和反扫峰电流密度(I_b)的比值高达1.3,分别是Pt/C和Pt/CNT催化剂的2.2和1.9倍,表明Pt/RGO催化剂具有高的抗甲醇氧化中间体CO_ad的中毒能力.     

具有高活性和突出的抗中毒性能的Pt修饰Ru/C催化剂的制备和表征(英文)

采用两步浸渍-还原法制备了一种具有高Pt利用效率,高性能的Pt修饰的Ru/C催化剂(Ru@Pt/C).对于甲醇的阳极氧化反应,该催化剂的单位质量铂的催化活性分别为Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的1.9、1.5和1.4倍;其电化学活性比表面积分别为Pt/C和自制PtRu/C的1.6和1.3倍.尤为重要的是该催化剂对甲醇氧化中间体具有很好的去除能力,其正向扫描的氧化峰的峰电流密度(If)与反向扫描氧化峰的峰电流密度(Ib)之比可高达2.4,为Pt/C催化剂的If/Ib的2.7倍,表明催化剂具有很好的抗甲醇氧化中间体毒化的能力.另外,Ru@Pt/C催化剂的稳定性也高于Pt/C、自制PtRu/C和商业JMPtRu/C催化剂的稳定性.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,Pt在Ru表面的包覆结构得到了印证.Ru@Pt/C的高铂利用效率、高性能和高抗毒能力使其有望成为一种理想的直接甲醇燃料电池电催化剂.     

炭黑负载Pt-Fe双金属催化剂对甲醇的电催化氧化性能

采用浸渍还原法制备了炭黑负载Pt及Pt-Fe双金属催化剂,通过X光衍射、扫描电镜及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.利用循环伏安法和计时电流法研究了溶液pH值和Pt/Fe原子比对Pt-Fe/C催化剂的甲醇电催化氧化活性与稳定性的影响.结果显示,当溶液pH值为9.0,Pt/Fe原子比为1∶1时,所得Pt-Fe/C催化剂对甲醇的电催化氧化活性与稳定性明显优于Pt/C催化剂.Fe的引入不仅提高了Pt粒子的分散与电化学活性表面积,而且有利于富Pt表面的形成,从而提高了Pt的有效利用率与催化性能.     

炭载Pt-Ag双金属催化剂对甲醇氧化反应的电催化

以NaBH4为还原剂,将K2PtCl6和AgNO3前体进行共还原制备了一系列具有不同组成的碳载PtmAg/C合金催化剂（m为Pt/Ag原子比,m为0.05～1.0）,在酸性介质中考察了该系列催化剂对甲醇氧化反应的电催化性能。 与单组分Pt/C催化剂相比,系列PtmAg/C催化剂呈现出较高的催化氧化甲醇的活性与抗CO毒化能力,而且该催化剂的性能与其组成密切相关。 随m值增加,PtmAg/C催化剂对甲醇氧化反应的质量比催化活性(MSA)、本征催化活性(IA)与稳定性均逐步增加,当m=0.5时催化活性达到最高,其MSA和IA分别是Pt/C催化剂的5.1和4.8倍。     

Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性

将CeO2溶胶与Pt/C催化剂机械混合制备了Pt-CeO2/C催化剂,研究了酸性条件下Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明,与Pt/C催化剂相比,Pt-CeO2/C催化剂对甲醇展现出更好的催化活性。XRD和TEM测试结果表明,Pt-CeO2/C催化剂中Pt与CeO2的平均粒径均为3~4 nm。对CeO2含量不同的Pt-CeO2/C催化剂在CH3OH-H2SO4中进行循环伏安测试发现,Pt-CeO2/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性较高,其中Pt与CeO2质量比为1∶1时,催化剂的催化活性最高,对甲醇氧化的峰电流密度达到0.112 A/cm2。     

以多聚甲醛为还原剂制备新型阳极Pt/CMK-3催化剂

 以多聚甲醛为还原剂,采用液相还原法制备了Pt/CMK-3直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂,并采用透射电镜和X射线衍射技术对其进行了表征. 结果表明,有序介孔碳CMK-3具有规整的二维有序孔道结构,为DMFC中电子和燃料的传输提供了方便的路径,同时它较大的比表面积使得Pt纳米粒子很好地分散在其表面; Pt/CMK-3催化剂中Pt粒子的平均粒径为2.8 nm, 小于E-TEK公司的商品化Pt/XC-72和以甲醇为还原剂制备的Pt/C-M催化剂,并且粒径分布范围窄,结晶度低. 察了Pt/CMK-3催化剂对甲醇的电催化氧化性能,发现Pt/CMK-3催化剂对甲醇氧化的电催化性能优于Pt/XC-72和Pt/C-M催化剂.     

电化学方法制备高分散Pt/CMK-3及其对甲醇电化学催化性能

采用直接电化学还原法在介孔碳(CMK-3)载体上直接电沉积高分散的铂纳米颗粒,制备CMK-3复合铂纳米颗粒电极(Pt/CMK-3)。 通过透射电子显微镜分析发现,铂纳米颗粒非常均匀的分布在CMK-3上,平均粒径约5 nm。 通过循环伏安测试,分析了催化剂不同负载铂含量时氯铂酸的利用率,在理论铂质量分数为20%时,这种方法制备的Pt/CMK-3所使用的氯铂酸的利用率最高,在1 mol/L CH3OH+0.5 mol/L H2SO4溶液中循环伏安测试电流密度达到382 A/g。 在相同实验条件下,Pt/CMK-3电极对甲醇电催化活性远高于Pt/XC-72(炭黑)电极和用常规电沉积方法制备的Pt/CMK-3电极。     

碱性条件下Pt-M(Ni,Fe,Mo)/C电催化氧化甲醇的性能对比研究

采用溶胶法制备了碳载Pt-M(M为Ni, Fe, Mo)电催化剂, 并用TEM和XRD技术表征活性物微观结构, 实验结果表明, Pt基合金微粒在碳黑表面分布均匀, 粒径约为2~4 nm. 用循环伏安法测定催化剂在不同碱性条件下的活性, 研究结果表明, 不同掺杂元素催化剂的活性大小顺序为Pt75Ni25/C>Pt75Fe25/C>Pt50Mo50/C, 掺杂Ni可明显地促进纳米Pt的催化活性, Pt75Ni25/C在1.0 mol/L NaOH+1.0 mol/L CH3OH溶液中的峰电流密度可以达到726.9 mA/mg.     

In-situ X-ray absorption spectroscopy study of Pt and Ru chemistry during methanol electrooxidation

Methanol electrooxidation in a 0.5 M sulfuric acid electrolyte containing 1.0 M CH3OH was studied on 30% Pt/carbon and 30% PtRu/carbon (Pt/Ru = 1:1) catalysts using X-ray absorption spectroscopy (XAS). Absorption by Pt and Ru was measured at constant photon energy in the near edge region during linear potential sweeps of 10-50 mV/s between 0.01 and 1.36 V vs rhe. The absorption results were used to follow Pt and Ru oxidation and reduction under transient conditions as well as to monitor Ru dissolution. Both catalysts exhibited higher activity for methanol oxidation at high potential following multiple potential cycles. Correlation of XAS data with the potential sweeps indicates that Pt catalysts lose activity at high potentials due to Pt oxidation. The addition of Ru to Pt accelerates the rate of methanol oxidation at all potentials. Ru is more readily oxidized than Pt, but unlike Pt, its oxidation does not result in a decrease in catalytic activity. PtRu/carbon catalysts underwent significant changes during potential cycling due to Ru loss. Similar current density vs potential results were obtained using the same PtRu/carbon catalyst at the same loading in a membrane electrode assembly half cell with only a Nafion (DuPont) solid electrolyte. The results are interpreted in terms of a bifunctional catalyst mechanism in which Pt surface sites serve to chemisorb and dissociate methanol to protons and carbon monoxide, while Ru surface sites activate water and accelerate the oxidation of the chemisorbed CO intermediate. PtRu/carbon catalysts maintain their activity at very high potentials, which is attributed to the ability of the added Ru to keep Pt present in a reduced state, a necessary requirement for methanol chemisorption and dissociation.     

激光溅射Ni等离子体与气相CH3OH团簇的反应

The gas phase reaction of Ni plasma and methanol clusters is studied by the laser ablation-molecular beam（LAMB） method. Five species of clustered complex ions Ni+（CH3OH）n,NiO+（CH3OH）n,H+（CH3OH）n,H3O+（CH3OH）n,CH3O-（CH3OH）n（n≤25）are observed. Interestingly,the species and sizes of the product clusters vary observably when the plasma acts on the different parts of the pulsed methanol molecular beam. When the laser ablated Ni plasma acts on the head and tail of the beam,the metal methanol complex clusters Ni+（CH3OH）n and the oxidation clusters NiO+（CH3OH）n（n=1-15）together with protonated methanol clusters H +（CH3OH）n are domain. While the plasma acts on the middle of the beam,however,Ni+（CH3OH）1-2 and H+（CH3OH）n along with the mixed methanol-water clusters H3O+（CH3OH）n（n=15-25）turn to be the main resulting clusters. By comparing the intensities and the cluster sizes of NiO+（CH3OH）n with Ni+（CH3OH）n,the formation of NiO+（CH3OH）n is contributed to the intracluster demethanation reaction of Ni+（CH3OH）n and evaporation of several methanol molecules. As the H3O+（CH3OH）n is observed only when the plasma acts on the high density part of the beam,and their intensities are only 0. 5% of the protonated methanol molecule,it is concluded that the species are partially due to the recombination of H+（CH3OH）n and water,which come from the plasma-molecule reaction.     

碳载Pt和PtRu催化剂的甲醇电氧化比较

利用电化学方法对商用Pt/C和PtRu/C催化剂在酸性介质中的甲醇电氧化进行了比较研究.动电位和恒电位氧化实验结果皆表明PtRu/C比Pt/C对甲醇电催化活性高.PtRu合金的形成不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动.Ru与甲醇的相互作用为温度活化过程,需要较高的温度.     

乙醇在碳载Pt纳米薄膜电极上吸附和氧化过程研究——II.酸性介质中EQCM和原位FTIR反射光谱

运用电化学循环伏安 ,石英晶体微天平 (EQCM )和原位FTIR反射光谱等方法研究了酸性介质中乙醇在碳载纳米Pt膜电极上吸附和氧化行为 .结果表明 ,乙醇的电氧化与溶液酸碱性及电极表面氧物种有密切的关系 ,并指出乙醇电催化氧化是通过解离吸附产物和反应中间体双途径机理进行的 .在实验条件下 ,经原位FTIR反射光谱检测 ,解离吸附产物为CO ,反应中间体主要有CH3COOH和CH3CHO等物种 .     

利用原位红外光谱与微分电化学质谱联用技术研究在Pt以及PtRu电极上发生的甲醇氧化反应

利用电化学衰减全反射原位傅里叶变换红外光谱与微分电化学质谱联用技术,在流动电解池环境以及恒电位条件下研究了Pt电极和Pt电极通过表面电沉积Ru形成的PtRu电极（PtxRuy）上发生的甲醇氧化反应（反应电解质溶液为0.1 mol/L HClO4＋0.5 mol/L MeOH）. 在0.3-0.6 V（参比电极为可逆氢参比）实验用到的所有电极上,CO是唯一能从红外光谱观察到的与甲醇相关的表面吸附物;在Pt0.56Ru0.44电极上可以观察到CO吸附在Ru原子形成的岛上和CO线式吸附在Pt电极表面红外波段,而其他电极上只能观察到Pt表面上线式吸附的CO;甲醇氧化活性按Pt0.73Ru0.27〉Pt0.56Ru0.44〉Pt0.83Ru0.17〉Pt的顺序递减;在0.5V时,甲醇在Pt0.73Ru0.27电极上的氧化反应的CO2电流效率达到了50%.     

Carbon Aerogels Supported Pt Nanoparticles as Electrocatalysts for Methanol Oxidation in Alkaline Media

Carbon aerogels (CAs) were prepared by sol‐gel polycondensation of resorcinol and formaldehyde with BET surface area of 616 m² g^?1 and the average pore size of 9.8 nm. The prepared CAs were used as supports for Pt nanoparticles for methanol oxidation in alkaline media. In comparison with Pt supported on commercial Vulcan XC‐72R carbon (Pt/C) electrocatalysts, Pt supported on CAs (Pt/CAs) electrocatalysts exhibited higher peak current density and more negative onset potential toward methanol oxidation. The effects of different parameters such as NaOH concentration, methanol concentration, and scan rate on the methanol oxidation reaction were investigated in detail. The results showed that the Pt/CAs electrocatalysts had promising application for methanol oxidation in alkaline media.     

Pt-Ru合金薄膜的电沉积制备及其电化学表面增强红外吸收光谱

在1mmol·L-1H2PtCl6+1mmol·L-1RuCl3+0.1mol·L-1H2SO4镀液中采用电沉积法在化学镀金膜的红外窗口Si反射面上制备Pt50Ru50合金电极.利用原子力显微镜(AFM)可以观察到制备的Pt50Ru50合金电极形貌呈现出100-200nm大小的颗粒.常规电化学分析方法得出该电极具有典型的合金特征,对CO和CH3OH具有很好的催化氧化作用.应用电化学现场衰减全反射表面增强红外光谱法(ATR-SEIRAS)可以观察到该电极上Pt位和Ru位上CO的振动谱峰,且表现出Pt-Ru二元金属良好的协同催化性能.