碳纳米管上原位沉积钯-钴-镍纳米颗粒及其对乙醇氧化的电活性

以水合肼为还原剂,在水和乙醇的混合溶液中制备多壁碳纳米管(MWCNT)负载的纳米镍(Ni/MWCNT)和纳米镍钴(Ni-Co/MWCNT)颗粒,然后将它们分别与氯化钯溶液反应,形成的钯纳米颗粒原位沉积在MWCNT表面,从而得到MWCNT负载的PdNi/MWCNT和Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂。SEM和TEM图像显示,MWCNT上的催化剂颗粒是由5~10 nm的小颗粒团聚而成的30~100 nm的大颗粒,三金属催化剂的粒径比双金属的粒径小,在MWCNT上的分散度更高。ICP和EDS分析显示,Pd直接还原并包覆在纳米镍和纳米镍钴表面;采用循环伏安和计时电流技术,研究了催化剂在碱性溶液中对乙醇氧化的电催化活性,结果表明,Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂对乙醇氧化具有强的电催化活性,乙醇氧化对应的峰电流密度达101.8 m A·cm~(-2),并且催化剂催化活性稳定。     

配位体对钯纳米催化剂的形成及其电活性的影响

分别在EDTA,甘氨酸(Gly)和木质素磺酸钠(Ls)存在下,以硼氢化钠为还原剂,将Pd²⁺还原为Pd纳米颗粒并负载在多壁碳纳米管(MWCNT)表面。采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对纳米Pd催化剂的形貌和微结构进行了表征。结果表明:EDTA存在时,所形成的Pd纳米颗粒(Pd-EDTA/MWCNT)的粒径更小,在MWCNT上的分散度更高。采用循环伏安(CV)和计时伏安技术(CA),研究了催化剂在碱性环境中对乙醇的电催化活性。在碱性溶液中对乙醇氧化的电化学研究表明:在Pd-EDTA/MWCNT催化剂上,乙醇氧化反应的起始电位较低,电流密度最大,电子传递阻力较小,反应速率较大,并且对乙醇氧化的电催化活性保持稳定。     

配体对钯纳米催化剂的形成及其电活性的影响

分别在EDTA,甘氨酸(Gly)和木质素磺酸钠(Ls)存在下,以硼氢化钠为还原剂,将Pd²⁺还原为Pd纳米颗粒并负载在多壁碳纳米管(MWCNT)表面。采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对纳米Pd催化剂的形貌和微结构进行了表征。结果表明:EDTA存在时,所形成的Pd纳米颗粒(Pd-EDTA/MWCNT)的粒径更小,在MWCNT上的分散度更高。采用循环伏安(CV)和计时伏安技术(CA),研究了催化剂在碱性环境中对乙醇的电催化活性。在碱性溶液中对乙醇氧化的电化学研究表明:在Pd-EDTA/MWCNT催化剂上,乙醇氧化反应的起始电位较低,电流密度最大,电子传递阻力较小,反应速率较大,并且对乙醇氧化的电催化活性保持稳定。     

碳纳米管负载的纳米Pd-Ag催化剂对乙醇和丙醇氧化的电化学活性（英文）

在乙二醇和水混合溶剂中,采用硼氢化钠还原的方法制备了多壁碳纳米管(MWCNT)负载的Pd和Pd-Ag纳米颗粒催化剂;在碱性介质中,用循环伏安法测试了这些催化剂对乙醇、正丙醇和异丙醇的电氧化性能。结果表明,Pd和Pd-Ag纳米颗粒均匀地分散在MWCNT表面;Pd/MWCNT、Pd4Ag1/MWCNT、Pd2Ag1/MWCNT和Pd1Ag1/MWCNT催化剂上金属颗粒的平均粒径分别为7、4、7和11 nm。相比乙醇和异丙醇,所制备的催化剂对正丙醇的氧化表现出较大的电流密度。与Pd/MWCNT催化剂相比,双金属PdnAg1/MWCNT(n=4、2、1)催化剂,尤其是Pd4Ag1/MWCNT上的电流密度更大,表明Ag的加入提高了Pd催化剂对醇氧化的电化学活性,其原因是因为醇氧化过程所产生的中间体物种在双金属Pd-Ag/MWCNT催化剂上的吸附力有所减弱。     

碳纳米管负载的纳米Pd-Ag催化剂对乙醇和丙醇氧化的电化学活性

在乙二醇和水混合溶剂中,采用硼氢化钠还原的方法制备了多壁碳纳米管（MWCNT）负载的Pd和Pd-Ag纳米颗粒催化剂;在碱性介质中,用循环伏安法测试了这些催化剂对乙醇、正丙醇和异丙醇的电氧化性能。结果表明,Pd和Pd-Ag纳米颗粒均匀地分散在MWCNT表面;Pd/MWCNT、Pd₄Ag₁/MWCNT、Pd₂Ag₁/MWCNT和Pd₁Ag₁/MWCNT催化剂上金属颗粒的平均粒径分别为7、4、7和11 nm。相比乙醇和异丙醇,所制备的催化剂对正丙醇的氧化表现出较大的电流密度。与Pd/MWCNT催化剂相比,双金属Pd_nAg₁/MWCNT（n=4、2、1）催化剂,尤其是Pd₄Ag₁/MWCNT上的电流密度更大,表明Ag的加入提高了Pd催化剂对醇氧化的电化学活性,其原因是因为醇氧化过程所产生的中间体物种在双金属Pd-Ag/MWCNT催化剂上的吸附力有所减弱。     

丙醇和丁醇异构体在钯镍电极上的电催化氧化

β环糊精(β-CD)具有特殊的空腔结构,将β-CD修饰的多壁碳纳米管(MWCNT)涂在钛基底上,采用电沉积的方法在修饰的钛基底上沉积纳米PdNi催化剂。SEM结果表明,PdNi纳米颗粒在β-CD/MWCNT修饰的钛片上有较好的分散度,粒径为90~130 nm。在碱性溶液中,测试了PdNi-β-CD/MWCNT/Ti电极分别对丙醇和丁醇不同异构体氧化的电催化活性;通过计算与-OH相连的碳原子上的Muliken净电荷,分析不同异构体的氧化机理。结果表明,不同异构体的氧化活性不同,PdNi-β-CD/MWCNT/Ti电极对正丙醇和正丁醇的氧化活性明显高于其异构体,-OH所在碳原子上的Muliken 净电荷越小,醇类分子越容易被氧化。     

一种无膜的自呼吸式直接醇燃料电池

采用液相化学还原法制备出多壁碳纳米管（MWCNT）负载的双金属PdNi纳米颗粒（PdNi／MWCNT）;采用水热法,在乙醇为溶剂和还原剂的体系中,制备出MWCNT负载的双金属AgCo纳米颗粒（AgCo／MWCNT）．碱性溶液中,PdNi／MWCNT对甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的氧化具有稳定而强的电催化活性;AgCo／MWCNT对氧还原反应也表现出强的电活性,且对上述高浓度的醇具有较强的耐受力．以PdNi／MWCNT催化剂为阳极,同时将AgCo／MWCNT催化剂制备成气体扩散电极,组装成无离子交换膜的自呼吸式直接醇燃料电池．分别以甲醇、乙醇、丙醇和丁醇为燃料时,这种无膜的燃料电池均能稳定放电,且具有较高的功率密度及较大的输出电压．     

脉冲电沉积钯镍合金纳米颗粒及其甲酸电催化氧化

采用方波脉冲方法,在钯镍合金电解液中成功地电化学沉积出镍原子含量分别为12.0%、16.4%和22.6%的钯镍合金纳米颗粒.钯镍合金纳米颗粒为球状,粒径50~80 nm.随钯镍合金生长电位负移,合金的镍含量提高,其纳米颗粒大小基本相似但纳米颗粒数目增多,交联度提高和真实活性面积增大.钯镍合金纳米颗粒镍含量提高,在硫酸溶液中其氢弱吸附峰电流增大.钯镍合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化活性较好,随合金纳米颗粒的镍含量提高和交联度增加,合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化稳定性更高.     

脉冲电沉积Pd-Ni合金纳米颗粒及其甲酸电催化氧化

采用方波脉冲方法,在钯镍合金电解液中成功地电化学沉积出镍原子含量分别为12.0%、16.4%和22.6%的钯镍合金纳米颗粒. 钯镍合金纳米颗粒为球状,粒径50 ~ 80 nm. 随钯镍合金生长电位负移,合金的镍含量提高,其纳米颗粒大小基本相似但纳米颗粒数目增多,交联度提高和真实活性面积增大. 钯镍合金纳米颗粒镍含量提高,在硫酸溶液中其氢弱吸附峰电流增大. 钯镍合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化活性较好,随合金纳米颗粒的镍含量提高和交联度增加,合金纳米颗粒电极的甲酸电催化氧化稳定性更高.     

三维结构氧化石墨烯载铂催化剂对甲醇电催化性能

喷雾干燥法制备具有三维结构的氧化石墨烯(PGO),在其表面进一步负载活性成分Pt,得到纳米Pt/PGO复合催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透视电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等对催化剂的形貌和结构进行表征。结果表明,PGO具有类似于长4-6μm和宽2.0-3.0μm的三维纸团结构,平均粒径为4.2 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面。采用循环伏安和计时电流法研究了在酸性溶液中催化剂对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,Pt/PGO催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和稳定性。PGO所具有的三维结构和双功能作用机理有利于甲醇在铂表面的电催化氧化过程的发生。     

Physical and electrochemical characterizations of nanostructured Pd/C and PdNi/C catalysts for methanol oxidation

Pd and PdNi nanoparticles supported on Vulcan XC-72 carbon were prepared by a chemical reduction with formic acid process. The catalysts were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), cyclic voltammetry, and chronoamperometry. The results showed that the Pd and PdNi nanoparticles, which were uniformly dispersed on carbon, were 2–10 nm in diameters. The PdNi/C catalyst has higher electrocatalytic activity for methanol oxidation in alkaline media than a comparative Pd/C catalyst and shows great potential as less expensive electrocatalyst for methanol electrooxidation in alkaline media in direct methanol fuel cells.     

醇在载钯碳化钨/碳纳米管催化剂上的氧化

用交替微波法制备了碳化钨与多壁碳纳米管复合材料(WC/MWCNT),以该材料为载体制备了Pd基催化剂(Pd-WC/MWCNT),并将催化剂用于醇的催化氧化反应.结果表明,Pd-WC/MWCNT催化剂对乙醇的催化氧化活性是Pd/C催化剂的5倍.交换电流密度测量和反应活化能计算表明,Pd-WC/WIWCNT催化剂对乙醇催化氧化的交换电流密度比Pd/C大两个数量级,反应活化能低一倍以上.Pd-WC/MWCNT催化剂催化氧化乙醇性能的大幅度提高是碳化钨与Pd颗粒的协同效应和碳纳米管的结构效应共同作用的结果.     

Improved kinetics of ethanol oxidation on Pd catalysts supported on tungsten carbides/carbon nanotubes

Pd nanoparticles on tungsten carbides modified multiwalled carbon nanotubes (Pd-WC/MWCNT) catalysts have been prepared by an intermittent microwave heating (IMH) technique for the first time. The Pd-WC/MWCNT catalysts are evaluated and show an improved kinetics for the ethanol oxidation. It is recognized that the significant increase in the catalytic activity for ethanol oxidation on Pd-WC/MWCNT is attributed to both the synergistic effect between Pd nanoparticles and the WC support and the structure effect of the MWCNT. This type catalyst can be universally used as the oxygen reduction catalyst in fuel cells and sensors both in alkaline and acidic solutions.     

High Performance Pd,PdNi, PdSn and PdSnNi Nanocatalysts Supported on Carbon Nanotubes for Electrooxidation of C2C4 Alcohols

Nanocatalysts Pd, Pd₈Ni₂, Pd₈Sn₂ and Pd₈Sn₁Ni₁ supported on multi‐walled carbon nanotubes (MWCNTs) were successively synthesized by the chemical reduction method in the glycol‐water mixture solvent. Transmission electron microscopy results show that the prepared Pd, Pd₈Ni₂, Pd₈Sn₂ and Pd₈Sn₁Ni₁ nanoparticles are uniformly dispersed on the surface of MWCNTs. The average particle sizes of the nanocatalysts are 3.5–3.8 nm. Electroactivity of the prepared catalysts towards oxidation of ethanol, 1‐propanol, 2‐propanol, n‐butanol, iso‐butanol and sec‐butanol (C2? C4 alcohols) in alkaline medium was studied by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The current density obtained for the electrooxidation of C2? C4 alcohols depends on the catalysts and the various structures of the alcohols. Addition of Sn or/and Ni to Pd nanoparticles enhances the electroactivity of the Pd/MWCNT catalyst. Furthermore, the ternary Pd₈Sn₁Ni₁/MWCNT catalyst presents the highest electroactivity for the oxidation of C2? C4 alcohols among the prepared catalysts. Electrocatalytic activity order among propanol isomers and butanol isomers is as follows respectively: 1‐propanol > 2‐propanol, and n‐butanol > iso‐butanol > sec‐butanol > tert‐butanol. This is consistent with the Mulliken charge value of the carbon atom bonded with hydroxyl group in the corresponding alcohol molecule.     

离子液体中水热合成Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs催化剂

采用水热合成法, 以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(C₆H₁₁BF₄N₂, EMIBF₄)为溶剂制备了Pt-Pd/MWCNTs(Multi-walled carbon nanotubes)和Pd/MWCNTs催化剂. X射线衍射(XRD)和X射线能量散射谱(EDS)测试证明了Pt-Pd合金和Pd纳米颗粒在MWCNTs的表面生成. 透射电子显微镜(TEM)照片不仅证明了在MWCNTs表面Pt-Pd, Pd纳米颗粒的生成, 而且还表明样品颗粒的平均粒径约为4 nm. 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表明, 在碱性环境下, 乙醇在Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs修饰的玻碳(GC)电极上均能发生氧化反应, 与Pd/MWCNTs修饰的电极相比, 在Pt-Pd/MWCNTs上乙醇的起峰电位负移了大约200 mV, 且具有更高的氧化峰电流值.     

多壁碳纳米管负载Pd-Ni电催化剂对乙二醇的电催化氧化

采用微波加热还原法制备了不同化学计量比的Pd-Ni复合多壁碳纳米管(Pd-Ni/MWCNT)催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和能量散射谱(EDS)等微结构和组成表征表明, 所合成的催化剂中Pd-Ni合金具有较小的纳米颗粒以及较好的分散程度. 循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、计时电流方法(CA)和交流阻抗(EIS)等测试表明, Pd-Ni(3:1)/MWCNT催化剂对乙二醇的电化学氧化具有较高的催化活性.