多层聚吡咯-铂复合膜电极的甲醇电催化氧化

应用循环伏安法电沉积多层聚吡咯-铂复合膜电极,研究该电极的甲醇电催化氧化性能.循环伏安和计时安培法测试表明,该复合膜电极具有更好的甲醇电催化活性和抗毒性.铂量增加,电极反应控制步骤将由CO氧化转化为甲醇的吸附脱氢.     

分子印刷技术铂微粒修饰电极及甲醇的电催化氧化

利用分子印刷技术(Molecular Imprinting Technology，MIT)，将铂微粒沉积到谷胱甘肽自组装膜的针孔上，并用循环伏安法研究了甲醇在该电极上的电催化氧化行为。实验结果表明，该电极对甲醇电化学氧化呈现出较高的催化活性，活性高低与载铂量、溶液pH值及电极表面铂微粒所处的微环境有关。     

铂钌电极上乙醇解离吸附与氧化行为的原位SERS研究

应用电化学循环伏安法和原位表面增强拉曼光谱研究了乙醇在Pt-Ru电极上的解离吸附与氧化行为,首次获得了酸性介质中乙醇在Pt-Ru电极上解离吸附的表面拉曼光谱.实验表明:乙醇在粗糙铂和Pt-Ru电极上均能自发地解离出强吸附中间体CO,而且在Pt-Ru电极上,强吸附中间体CO氧化的过电位比在粗糙铂电极上降低了约140mV.初步证实酸性介质中乙醇在Pt-Ru电极上的氧化遵从双途径机理.本研究结果说明,表面增强拉曼光谱技术能拓展到有实用价值的电催化体系.     

甲醇在铂微粒修饰的聚硫堇电极上的电催化氧化

利用电化学循环伏安和现场ＦＴＩＲ反射光谱等技术研究了甲醇在铂微粒修饰的聚硫堇电极上的电催化氧化。结果表明，循环伏安法制备的铂微粒均匀分散于聚合物膜上，其粒径大小约为３０－１３０ｎｍ；复合修饰电极对甲醇电化学氧化呈现了较高的催化活性，其催化活性的大小依赖于Ｐｔ载量。现场ＦＴＩＲ光谱实验揭示了线性吸附的ＣＯ物种是甲醇在复合电极上氧化的唯一中间体，这种吸附的ＣＯ物种在复合修饰电极上更容易被氧化为最终产物     

Pt-Ru/GC电极对甲醇电催化氧化的研究

利用循环伏安法制备了Pt-Ru/GC电极并用于对甲醇的电催化氧化研究,考察了Pt、Ru原子比、沉积电位下限和沉积量对电极催化性能的影响,研究了电极催化性能的稳定性。结果表明Ru的加入对电极催化性能具有明显的改善作用,对甲醇的氧化电位范围明显变宽,氧化电流明显增大,电极的稳定性明显高于Pt/GC电极。在Pt、Ru原子比为1:1、沉积电位下限为-0.2V、沉积量为40r的条件下,Pt-Ru/GC电极对甲醇电催化氧化的性能最好。     

铂微粒修饰聚2,3—二甲氧基苯胺电极对甲醇的电催化作用

将以铂微粒修饰玻碳电极为基体的聚２，５－二甲氧基苯胺膜形成修饰电极循环伏安实验表明，Ｐｔ／ＰＤＭＡ／ＧＣ电极对甲醇氧化比分散于破碳电极上的铂催化活性更大，讨论了ＰＤＭＡ膜厚度，铂微粒含量及甲醇浓度对催化活性的影响，这种电极在酸性甲醇溶液中有良好的稳定性。     

铂微粒修饰聚2，5－二甲氧基苯胺电极对甲醇的电催化作用

将以铂微粒修饰玻碳电极（ＧＣ）为基体的聚２，５－二甲氧基苯胺膜（ＰＤＭＡ）形成修饰电极（Ｐｔ／ＰＤＭＡ／ＧＣ）．循环伏安实验表明，Ｐｔ／ＰＤＭＡ／ＧＣ电极对甲醇氧化比分散于玻碳电极上的铂催化活性更大。讨论了ＰＤＭＡ膜厚度、铂微粒含量及甲醇浓度对催化活性的影响。这种电极在酸性甲醇溶液中具有良好的稳定性。     

碱性溶液中苯甲醇的选择性电催化氧化研究

采用循环伏安法和恒电流电解法, 以铂、镍、铜电极为工作电极, 研究了苯甲醇在碱性溶液中的电氧化行为. 用GC-MS和HPLC检测恒电流电解产物, 在镍电极上苯甲醇可选择性地氧化为苯甲醛; 在铂电极上主要产物为苯甲酸; 在铜电极上则有苯甲酸和苯甲醛两种产物. 通过循环伏安探讨了扫描速度、底物浓度及温度等因素对镍电极上电化学行为的影响. 实验结果表明, 在镍电极上苯甲醇的氧化反应为不可逆反应, 受吸附步骤控制, 其反应的活化能E_a为39.72 kJ•mol^－1. 采用原位红外光谱法研究了碱性溶液中苯甲醇在镍电极上的反应机理, 同时也进一步证实了其氧化产物为苯甲醛.     

碱处理对PtRu/WC电极材料结构及甲醇电催化氧化性能的影响

本文采用不同pH值的KOH溶液对WC材料进行了不同时间的碱处理,并以该WC为载体通过微波加热还原法制备PtRu/WC 复合材料. 采用XRD对材料进行结构表征,通过循环伏安法和计时电流法测试电极对甲醇的电催化氧化性能. 结果表明,经不同碱性条件处理的WC材料表面更易于铂钌的负载,其中经强碱（pH = 14）的KOH溶液处理后可在WC表面得到结晶度最好的铂钌合金,且所得电催化剂PtRu/WC电极的性能最佳,而经碱处理5 h的WC负载的PtRu/WC电极对甲醇氧化的效果最优.     

Pt/PAn/Ti电极的制备及对甲醛的电催化氧化

通过循环伏安的电化学方法在金属钛基体上先后进行苯胺的聚合和金属铂的电化学沉积,得到以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行了表征。通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察了载铂量对甲醛氧化效果的影响及PAn在电催化氧化甲醛的过程中所起的作用。结果表明,载铂量与甲醛的氧化有一定的关系,PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描氧化峰电流密度增加了2.3倍,电位负移了40mV;反向扫描氧化峰电流密度增加了5倍,电位负移了30mV。同时,PAn的存在也增强了电极的抗中毒能力。     

Carbon nanotubes-Nafion composites as Pt-Ru catalyst support for methanol electro-oxidation in acid media

Carbon nanotubes-Nafion (CNTs-Nafion) composites were prepared by impregnated CNTs with Nafion in ethanol solution and characterized by FT-IR. Pt-Ru catalysts supported on CNTs-Nafion composites were synthesized by microwave-assisted polyol process. The physical and electrochemical properties of the catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), CO stripping voltammetry, cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA). The results showed that the Nafion incorporation in CNTs-Nafion composites did not significantly alter the oxygen-containing groups on the CNTs surface. The Pt-Ru catalyst supported on CNTs-Nafion composites with 2 wt% Nafion showed good dispersion and the best CO oxidation and methanol electro-oxidation activities.     

电解煤浆制氢阳极的制备及电催化活性研究

将钛片进行预处理, 用处理后的钛片作为电极基体, 然后用循环伏安法在钛基体上沉积制备了Pt/Ti, Pt-Ru/Ti, Pt-Ir/Ti, Pt-Ru-Ir/Ti催化电极, 通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)以及等离子发射光谱(ICP)等方法对所制备电极进行了表征, 包括电极表面形貌、组分的沉积状态、催化层成分组成以及电极寿命等; 在煤浆电解过程中, 采用两电极体系, 对所制备电极的电催化活性进行了测试. 结果表明: 所制备的电极催化活性都高于同面积的铂片电极, 含有Ru, Ir的二元催化电极的活性好于镀铂催化电极. 在一定范围内, 随着Ru元素比例增大, 电极活性增强, 而Ir元素含量过大, 电极活性反而稍微降低, 所以Pt-Ir(1∶0.5)/Ti, Pt-Ru(1∶5)/Ti两电极的催化活性相对较好. 本文所制备的三元催化电极的催化活性低于二元催化电极. Pt-Ru/Ti电极催化活性最好, 相同条件下具有最大的电解电流, H₂的电解效率可达95%以上.     

Pt-Ru/C催化剂在甲醇电氧化过程中的组成和结构变化

本文研究了Pt-Ru/C催化剂在甲醇电催化氧化过程中组成和结构的变化。结果表明:在扫描初期,Pt-Ru催化剂的表面处于富Ru状态,Pt-Ru催化剂显示出良好的协同效应,峰电位较低,峰电流密度也较小。随着扫描圈数的增加(1~35圈),催化剂表面Ru原子逐渐溶解,Pt-Ru协同效应减弱,峰电位逐渐增大;同时,随着Ru的溶解,催化剂表面Pt原子含量的增加,催化剂对甲醇氧化的峰电流密度逐渐增大。继续增加扫描圈数(36~80圈),催化剂表面Ru原子含量趋于稳定,但Pt原子发生表面重组,粒子粒径增大,从而导致催化剂对甲醇电氧化性能下降。     

Electrocatalytic oxidation of ethylene glycol on Pt and Pt-Ru nanoparticles modified multi-walled carbon nanotubes

The synthesis and characterization of catalysts based on nanomaterials, supported on multi-walled carbon nanotubes (CNT) for ethylene glycol (EG) oxidation is investigated. Platinum (Pt) and platinum-ruthenium (Pt-Ru) nanoparticles are deposited on surface-oxidized multi-walled carbon nanotubes [Pt/CNT; Pt-Ru/CNT] by the aqueous solution reduction of the corresponding metal salts with glycerol. The electrocatalytic properties of the modified electrodes for oxidation of ethylene glycol in acidic solution have been studied by cyclic voltammetry (CV), and excellent activity is observed. This may be attributed to the small particle size of the metal nanoparticles, the efficacy of carbon nanotubes acting as good catalyst support and uniform dispersion of nanoparticles on CNT surfaces. The nature of the resulting nanoparticles decorated multiwalled carbon nanotubes are characterized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopic (TEM) analysis. The cyclic voltammetry response indicates that Pt-Ru/CNT catalyst displays a higher performance than Pt/CNT, which may be due to the efficiency of the nature of Ru species in Pt-Ru systems. The fabricated Pt and Pt-Ru nanoparticles decorated CNT electrodes shows better catalytic performance towards ethylene glycol oxidation than the corresponding nanoparticles decorated carbon electrodes, demonstrating that it is more promising for use in fuel cells.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

The carbon nanotubes-polyaniline composites and their effect on catalytic properties of deposited catalysts

Composites of functionalized single-wall carbon nanotubes and polyaniline are deposited onto electrodes by in situ electrochemical polymerization. Their electrochemical behavior and differential capacitance are studied by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and chronovoltamperometry. The differential capacitance of the composite electrode exceeds that of pure polyaniline film deposited onto electrode, which can be explained by the nanotubes’ loosening effect on the polyaniline structure. The composite-electrode capacitance is as large as 1000 F g⁻¹ or higher. Thus obtained composite films were used as a support for deposited platinum-ruthenium catalyst. The Pt-Ru structure and catalytic properties in the methanol oxidation reaction are studied. It is shown that the specific current of methanol oxidation at Pt-Ru is larger by a factor of 7–15 than those measured when pure polyaniline, pure carbon nanotubes, or standard Vulcan XC-72 carbon black are used as supports. It is found that the catalytic activity is the same for all studied supports, provided the current is reduced to the unit of Pt-Ru true surface area. Thus, the observed large catalytic effect is associated with the structure and high dispersivity of the electrodeposited metals incorporated to the single-wall carbon nanotubes-polyaniline composite.     

Novel method for the synthesis of hydrophobic Pt-Ru nanoparticles and its application to preparing a Nafion-free anode for the direct methanol fuel cell

Pt-Ru alloy is a bimetallic catalyst most commonly used in the direct methanol fuel cell (DMFC). In this paper, a new process to synthesize an unsupported Pt-Ru colloid has been introduced. The characteristics of synthesized nanoparticles were identified by XRD, TEM/EDX, and SEM, and it shows that Ru atoms are incorporated into the Pt fcc structure and the well-dispersed particles (diameter approximately 4 nm) possess a Pt-rich feature. This catalyst shows a hydrophobic characteristic which can adsorb very well on the hydrophobic-treated carbon paper or carbon cloth without the need of Nafion. Accordingly, this method can avoid particle agglomeration, and the synthesized catalyst demonstrates strong adsorption with carbon paper. In addition, this colloid-type Nafion-free catalyst was measured via linear sweep voltammetry (LSV) and exhibited electrochemical activity for methanol oxidation comparable to the commercial one with Nafion binding.     

Nd_x作为助催化剂对PtRu/C电催化氧化甲醇活性的影响

采用沉积-还原法制备了PtRu-NdOx/C催化剂,借助TEM、EDS和XRD等测试手段对其进行了微结构和组成的表征.结果表明,催化剂中Pt与Ru以合金形式存在,而Nd的氧化物则以无定形形态存在.催化剂粒子的平均粒径在2nm左右,晶胞参数为0.3896nm,Nd氧化物的加入对PtRu合金的晶体结构影响不明显.采用循环伏安法和计时电流法,比较了PtRu-NdOx/C催化剂和PtRu/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性,结果表明,加入Nd的氧化物作为助催化剂能明显提高PtRu/C催化剂对甲醇氧化的电催化性能.     

NdOx作为助催化剂对PtRu/C电催化氧化甲醇活性的影响

采用沉积-还原法制备了PtRu-NdOx/C催化剂, 借助TEM、EDS和XRD等测试手段对其进行了微结构和组成的表征. 结果表明, 催化剂中Pt与Ru以合金形式存在, 而Nd的氧化物则以无定形形态存在. 催化剂粒子的平均粒径在2 nm左右, 晶胞参数为0.3896 nm, Nd氧化物的加入对PtRu合金的晶体结构影响不明显. 采用循环伏安法和计时电流法, 比较了PtRu-NdOx/C催化剂和PtRu /C催化剂对甲醇氧化的电催化活性, 结果表明, 加入Nd的氧化物作为助催化剂能明显提高PtRu /C催化剂对甲醇氧化的电催化性能.     

高分散PtRu/C催化剂的制备及对甲醇及吸附态CO的电催化氧化

采用化学还原浸渍法在两种不同条件下制备炭载PtRu催化剂,通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析,运用循环伏安法、线性扫描法来检测不同条件下制备的催化剂对甲醇及吸附态CO(COad)电催化氧化活性的影响.结果表明,不同条件下制备的催化剂Pt和Ru形成合金的程度不同,Pt-Ru合金原子的颗粒在载体炭上的粒径大小和分布不同,导致催化剂对甲醇及COad的电氧化催化活性不同.其中以甲醛为还原剂在乙二醇体系中制备的催化剂PtRu/C-2能形成较好的合金状态,粒径小,分布均匀,对甲醇及COad的氧化具有较高的电催化活性.