N、S共掺杂碳基高效氧还原催化剂的制备

杂原子掺杂碳基氧还原（ORR）催化剂具有代替Pt基催化剂的巨大潜力。以硫掺杂g-C₃N₄（S-doped g-C₃N₄, S-g-C₃N₄）作为硫源和氮源,以三嵌段共聚物P123作为碳源,通过简单的高温热解法成功制备了N、S共掺杂碳（N, S co-doped carbon, NSC）催化剂,并考察了热解温度对制备的NSC催化剂ORR性能的影响。材料表征结果显示:温度为1 000 ℃时制备的催化剂NSC-1000具有较高的氮含量和硫含量及最大的比表面积;电化学测试结果显示:NSC-1000具有最佳的ORR性能,在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位（half-wave potential, E1/2）高达0.888 V,且经10 000圈循环伏安扫描后E1/2仅负移12 mV,表现出极佳的活性和稳定性。此外,旋转环盘电极测试结果显示:NSC-1000催化剂主要以四电子反应路径催化ORR的发生。本实验为制备N、S共掺杂碳基高效ORR催化剂提供了新的思路。     

空气电极用氧还原催化剂的研究现状

对于金属——空气电池用空气电极催化剂的研究，国内外基本围绕铂及铂合金、银、金属螯合物、金属氧化物(锰氧化物、钙钛石型复合氧化物等)等几个系列来开展工作。目前，钙钛石型复合氧化物由于其结构复杂多变，催化性能突出，是近几年来研究较多的一种金属氧化物催化剂，极具发展潜力和广阔的应用前景。     

介孔氮掺杂碳材料应用于氧还原催化剂

质子交换膜燃料电池的阴极催化剂很大程度上依赖于昂贵的铂基催化剂,开发高活性、高稳定性的催化剂迫在眉睫并且具有挑战性。对于非贵金属催化剂,发现多孔金属有机骨架MOF材料具有较高活性最具希望替代贵金属的催化剂。ZIF作为其中的一类催化剂,具有较高的比表面积以及含碳氮量。在此,以金属有机骨架ZIF-8为前驱体材料来制备介孔碳材料。催化剂是以表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)和螯合剂(柠檬酸)形成的胶束为软模板来制备具有介孔微孔多级孔结构的MOF催化剂meso MOF。通过此模板法合成的meso MOF催化剂具有独特的形貌结构以及丰富的介孔结构。研究表明具备多介孔结构的催化剂更利于传质过程的进行。     

质子交换膜燃料电池氧还原Pt基催化剂研究进展

化石能源正在日渐枯竭,环境污染问题也亟待解决,但社会对能源的需求正在与日俱增,因此开发绿色能源得到了科研工作者的广泛关注。其中,作为高效能源转换装置的燃料电池因具有效率高、性能强、环保性能好等优点而备受关注。在燃料电池催化剂的选择上,Pt基催化剂因具有独特的催化性能成为首选材料,但其高昂的制备成本和不稳定的催化性能使Pt基催化剂在商业化过程中受到阻碍。简单介绍了质子交换膜燃料电池阴极氧还原Pt基催化剂的工作原理、催化剂活性影响机制,从合金型Pt基催化剂、核壳结构Pt基催化剂、不同载体担载Pt基催化剂、单原子Pt基催化剂4个方面综述了Pt基催化剂的研究方向,最后对其未来研究的发展方向进行了展望。     

碳基固体酸催化剂上的酯化反应动力学研究

通过膨化淀粉和十二烷基苯磺酸混合物的部分碳化制备新型碳基固体强酸催化剂,研究了碳基固体酸催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中的催化性能,考察了乙醇与油酸物质的量比、催化剂与油酸的质量比、反应温度和反应时间等因素对油酸转化率的影响.XRD和酸碱电位滴定结果表明,膨化淀粉和十二烷基苯磺酸混合物的部分碳化生成含高密度-SO3H的芳香碳薄层组成的无定形碳.新型碳基固体强酸催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中具有较好的催化活性.在乙醇与油酸物质的量比为8、催化剂质量为1g、回流反应6.0h的条件下,油酸转化率达83.88%.并且发现在50～70℃,随温度升高油酸的转化率也随之升高,油酸和乙醇在碳基固体酸催化剂上的酯化反应服从准一级反应动力学方程,表观活化能和指前因子分别为35.78 kJ/mol和5.70×104h-1.     

石墨烯载Pt-Ni合金催化剂制备及对氧还原反应催化性能研究

在石墨烯负载Ni纳米颗粒上,采用原电池置换法制备石墨烯负载Pt-Ni合金(Pt-Ni/G)催化剂,并研究Ni和Pt不同质量比对Pt-Ni/G催化剂结构和对氧还原反应催化性能的影响。实验结果表明,原电池置换法制备的合金催化剂纳米颗粒负载在石墨烯上,并且石墨烯上的Ni原子与置换溶液中Pt~(2+)发生置换,形成Pt-Ni合金。当Ni∶Pt质量比为1∶10时,粒径为2.8nm左右,具有较大的电化学活性表面积56.9m~2/g,起始电位0.8074V和半波电位0.6434V,表现为接近4e~-转移过程的对氧还原反应且H_2O_2产率低于10%。与Pt/C相比,Pt-Ni/G催化剂降低Pt含量且具有较好的对氧还原反应催化性能。     

锌基复合材料研究现状与展望

综述了锌基复合材料的研究概况，着重介绍了锌基复合材料的制备方法，性能和界面行为．最后，对锌基复合材料的研究方向提出了一些看法和展望     

氧气加压反应器中碳氧反应研究

从热力学和动力学方面探索了氧气加压反应器中炼钢能加速脱碳和升温的原因.     

氧气加压反应器中碳氧反应研究

从热力学和动力学方面探索了氧气加压反应器中炼钢能加速脱碳和升温的原因。     

中美合作燃料电池阴极高效氧还原催化剂研究获突破

<正>北京大学、苏州大学,以及美国布鲁克海文国家实验室的研究人员组成的联合研发团队在燃料电池阴极高效氧还原催化剂研究方面取得重大突破:通过化学油相合成并精细表征了具有特殊结构的六方Pt Pb合金纳米片,评价了该材料的氧还原和醇氧化催化性能,并基于量化计算结果证明,膨胀晶格应力对Pt(110)面的催化性能有较大     

Fe-Co-N-C氧还原催化剂的制备及性能

为了提高氮掺杂碳(N-C)材料的氧还原性能,采用后吸附法基于可在高温炭化过程中形成富缺陷碳材料及均匀分散的高活性M-N_x位点的沸石咪唑酯骨架-8衍生制备了Fe-Co-N-C催化剂。电化学测试结果表明采用150 mg Co-N-C催化剂吸附0.07 mmol Fe制备的Fe-Co-N-C催化剂在0.1 mol/L HClO₄中具有较高的半波电位(0.843 V vs. RHE)和较低的过氧化氢产率(<4%)。物性表征结果表明Fe-Co-N-C催化剂的优异氧还原活性可归因于其双金属活性位点(Fe/Co-N_x)、丰富的微/介孔结构、较高的石墨化程度以及Fe/Fe₃C和Fe-N_x的共同作用。     

钴氮共掺杂碳基电催化剂的制备及性能调控

贵金属基电催化剂是促进燃料电池及金属-空气电池技术发展的关键材料,然而,其单一的氧还原/氧析出催化功能及高昂的制备成本制约了其推广应用。为此,开发低成本、高效的非贵金属双功能电催化剂至关重要。以核壳金属有机框架（MOFs）为前驱体,通过高温煅烧法制备具有核壳结构、高催化活性、高导电性的钴/氮共掺杂碳基电催化剂（Co/Co₃O₄@NGC）。结果表明：煅烧温度是影响电催化剂微纳结构、物化组成和催化活性的关键因素,最佳烧结温度为900℃;制备的电催化剂（Co/Co₃O₄@NGC-900）具有清晰的核壳结构和3D十二面体形貌,微表面遍布Co/Co₃O₄纳米颗粒和Co-N_x位点。同时,Co/Co₃O₄@NGC-900有机地结合了多元活性成分（如活性Co/Co₃O₄纳米颗粒、Co-N_x及N掺杂）和高度石墨化碳基底的共同作用,具备高效的氧还...     

CeO2复合碳基催化剂的氧还原性能影响因素的探究

以六水合氯化铈为前驱体、氯化钠为模板、牛奶为碳源,制备CeO₂修饰的三维氮、磷掺杂的碳基催化剂（CeO₂?NPC）。通过旋转圆盘电极（RDE）以及旋转环盘电极（RRDE）,分析催化剂的制备条件对氧还原反应（ORR）过程的影响;结合X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等表征,探究合成过程对结构的影响。通过改变煅烧温度发现,温度升高的过程中N、P等杂元素会随着小分子溢出,碳载体上的缺陷程度增加,CeO₂的质量分数一直处于上升趋势。     

炭载金属钴卟啉催化剂氧还原性质的研究

以金属钴卟啉(CoTMPP)负载在炭黑Black Pearls 2000(BP2000)上作氧还原电催化剂,对质子交换膜燃料电池阴极氧还原进行电催化.采用旋转圆盘电极(RDE)研究了BP2000炭载体经φ=30%H2O2或c=6 mol/LHNO3化学预处理后对催化剂氧还原催化活性的影响,并且测试了不同CoTMPP/BP催化剂的单电池性能.采用Koutevky-Levich关系式评价了电子转移数目,分析了反应过程催化剂的催化机理.结果表明,炭载体经过预处理后催化性能明显提高,且CoTMPP负载于H2O2处理过的炭载体BP2000上活性最好,焙烧的最佳温度是900℃,电催化还原过程的电子转移数介于2～4 e,反应机理符合催化还原的混合机理.     

我国高速公路软基处理研究的现状与展望

随着我国高速公路的大规模建设，软基处理问题显得越来越重要。简述了我国高速公路软基处理研究的现状及其存在的问题，进而探讨了今后的研究方向。     

碳毡电极及膨化石墨电极上氧的催化还原研究

用不同的氧化剂对碳毡进行处理,发现经ＫＭｏＯ４处理的碳毡电极对氧还原的催化活性最好,并用电化学方法得到了碳毡的真实面积为其表观面积的２６６倍。用混合液相法成功地合成了ＳｂＣｌ５－石墨层间化合物,发现ＳｂＣｌ５－石墨层间化合物可以膨化,且膨化倍数明显地高于Ｈ２ＳＯ４－石墨层间化合物,膨化石墨对氧化还原催化作用和石墨是一致的。     

Ni-Zr-Al基非晶合金催化剂的苯加氢反应动力学研究

利用快速凝固技术制备了Ｎｉ２３ ．３Ｚｒ６ ．７Ａｌ６４Ｃｕ２．３Ｃｅ３．７（ 原子数分数） 非晶态催化合金,用碱洗抽Ａｌ 的方法加以活化,制成大比表面积Ｎｉ 基非晶合金催化剂,然后在苯加氢反应上测试了其催化性能．结果发现,这种新型催化材料的比活性高出常规Ｒａｎｅｙ Ｎｉ 催化剂３７ ．５ ％ ;反应动力学分析表明,其反应级数对氢基本上表现为一级,反应活化能约为３１ ．２ ｋＪ／ｍｏｌ,低于常规Ｒａｎｅｙ Ｎｉ 催化剂．最后推导出其在苯加氢反应上的动力学方程．     

铈基和镧基复合氧化物催化剂催化碳烟燃烧性能研究

文章采用浸渍法、水热合成法和共沉淀法制备了3种不同类型的碳烟催化剂：CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO。通过对3种样品扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)和氢气程序升温还原(TPR)等表征结果进行比较分析,发现：La-Mn-O样品中吸附氧的占比量最大;CeFeCo样品中的金属离子含量最多,且Ce³⁺含量大于BiCeO样品。在氢气程序升温还原中,可以观察到CeFeCo具有最低温的还原峰,在283℃左右。最后通过程序升温氧化反应系统对3个样品进行活性评估,在紧密接触情况下CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO样品催化50%碳烟氧化所需的温度,即T50分别为329、355和374℃,与碳烟燃烧的空白组相比,T50分别降低了265、239和220℃。这表明3种催化剂均成功制备并且具有良好的催化碳烟燃烧性能,特别是CeFeCo催化剂表现出的低温催化燃烧性能最好。     

有机溶胶法制备PdFe/C氧还原催化剂

以柠檬酸钠为络合剂,利用有机溶胶法制备了PdFe/C氧还原反应(ORR)催化剂,XRD研究结果表明催化剂具有面心立方结构,粒度小,分散性好,同时元素铁的加入使催化剂的Pd-Pd间距缩小.应用旋转圆盘电极(RDE)法评价了PdFe/C催化剂的ORR活性,测试结果表明,PdFe/C催化剂的性能优越,具有比纯钯更强的ORR催化能力.研究表明,在该催化剂表面ORR主要按照"直接四电子"反应机理进行.     

合成气制碳二含氧化合物铑基催化剂的研究

作为从非石油资源制备清洁燃料和化工原料的一种替代方法,煤、天然气和生物质经合成气催化转化制乙醇、乙醛和乙酸等碳二含氧化物引起了广泛的关注。铑基催化剂是合成气制碳二含氧化合物最有效的一类催化剂。对近年来用于合成制碳二含氧化合物的铑基催化剂的研究进行了总结,主要包括助催化剂、载体和制备方法及条件等,并指出了今后研究的方向。