四磺酸基酞菁钴对于光滑Pt电极上氧还原过程的影响

将大环化合物四磺酸基酞菁钴(CoTSPc)加入到电解液中, 研究了其对Pt阴极催化氧还原以及耐甲醇性能的影响. 实验结果发现, 这种影响与加入到溶液中的CoTSPc的浓度有关, 当溶液中加入CoTSPc的浓度为0.09 mmol•L^－1时, Pt电极催化氧还原的电流基本不变, 而有效抑制了甲醇在阴极的氧化, 使甲醇氧化的峰电流值下降79.7%.     

La3＋或Eu3＋与微过氧化物酶-8相互作用强弱的研究

研究了La3＋或Eu3＋与微过氧化酶-8(MP-8)相互作用并比较了它们与MP-8相互作用的强弱. 紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和电化学的结果表明, 不论在不含NaCl或含NaCl的溶液中,一个La3＋或Eu3＋优先与MP-8分子中血红素上两个丙酸基中的羧基氧发生强的键合作用,而过量的La3＋或Eu3＋与肽链上的羰基氧发生弱的相互作用.实验结果还清楚地证明Eu3＋与MP-8的相互作用要强于La3＋与MP-8的相互作用.     

Pd-Fe/C催化剂中Fe的状态对氧还原电催化活性的影响

直接甲醇燃料电池;Pd-Fe/C催化剂;氧还原;合金化     

用改进液相还原法制备炭载Pd催化剂

研究了用改进液相还原法制备用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)的炭载Pd(Pd/C)阳极催化剂制备方法,研究发现在滴加还原剂NaBH4之前,在PdCl2溶液中滴加NaOH溶液后,制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度均比不加NaOH的小.而且Pd粒子的平均粒径和相对结晶度与加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比有关.在未加NaOH时制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度分别为20.2 nm和6.29,当加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比为10时得到的Pd粒子的平均粒径和相对结晶度适中,分别为6.7 nm和3.45,因此,制得的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性均要比其它NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比时制得的Pd/C催化剂要好.且该制备方法简单,具有潜在的应用前景.     

甲醇在铂修饰的氧化钛电极上电催化氧化行为的研究

运用电化学方法评价了电化学阴极还原-阳极氧化两步法制得的以钛为基体的铂修饰的钛氧化物(Pt-TiO_x/Ti)电极对甲醇电催化氧化的性能,结果表明,制得的修饰电极对甲醇氧化呈现了很高的电催化活性和好的稳定性.通过X光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)和现场傅立叶变换红外(FTIR)反射光谱等技术,发现修饰电极对甲醇氧化具有高的电催化性能,可归属于纳米级Pt粒子在TiO_x中的高度分散及由于Pt和TiO_x的相互作用,使电极表面对甲醇氧化中间产物CO的吸附量大大降低.     

P调控Pd的电子结构实现高效电解水析氢反应的性能分析

电解水制氢具有高效环保、制备的氢气纯度高等优点。氢析出反应作为电解水的半反应之一,需要高效、低成本的电催化剂。钯基催化剂作为氢析出反应电催化剂之一,在电催化析氢反应(HER)中通常表现出低活性,主要原因是H与Pd形成的强的Pd—H键使得吸附H原子(H_ad)的电化学脱附速度很慢,阻碍析氢反应的发生。本研究设计并合成了均一分散的磷化钯纳米颗粒(Pd₃P)嵌入在氮磷共掺杂碳材料表面(Pd₃P/NPC)的高效催化剂。当电流密度为10 mA/cm²时,Pd₃P/NPC呈现11 mV的过电势,优于商业Pd/C和Pt/C,并且具有高稳定性。在过电势20 mV时,此催化剂的翻转频率(5.95 H₂/s)高于商业Pt/C和Pd/C催化剂。实验结果表明,P原子进入Pd纳米晶体会形成Pd—P键,改变Pd(0)和PdⅡ含量,使得Pd的电子结构重构,促进H原子的脱附;同时P的引入增加了活性位点,提高了本征活性。     

三氧杂环己烷的电化学特性

研究了三氧杂环己烷在不同浓度、不同温度和不同酸度时于光滑铂电极上的电化学行为, 初步分析了三氧杂环己烷的反应机理.     

高温质子交换膜燃料电池的复合催化层电极

高温质子交换膜燃料电池具有耐毒化,稳定性好的优势,是具有较强应用前景的一种能源转换装置。 本文制备了具有复合催化层结构的气体扩散电极,用于增强燃料电池阳极的催化性能。 在气体扩散电极中,将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和聚苯基咪唑聚合物作为催化剂的粘结材料,调节了电极界面的浸润结构。 通过对电极表面形貌和润湿性的表征,发现该种结构的催化层孔隙率和粗糙度更高,双层结构的润湿性差别明显(接触角分别为149°和19°),这有利于形成稳定的三相反应界面。 测试结果表明,该种结构的催化层能够有效提高催化材料的利用效率,燃料电池对氢气燃料的峰值功率密度提高约22%。 与此同时,使用含一氧化碳质量浓度为10000和30000 mg/m³的氢气燃料,电池峰值功率密度能够分别保持82.1%和71.4%,证明该燃料电池对一氧化碳杂质保持了良好的耐毒性。     

Nafion含量对直接甲醇燃料电池阴极催化剂性能表达的影响

燃料电池是一种将燃料反应的化学能转化为电能的装置,可分为氢氧质子交换膜燃料电池(PEMFCs)、直接甲醇燃料电池(DMFCs)和直接甲酸燃料电池等.与 PEMFCs相比, DMFCs以甲醇为燃料,燃料的储存运输和电池操作运行具有较高的安全性,所以近年来受到人们的广泛关注.
　　膜电极组件(MEA)是 DMFCs的核心部分,由气体扩散层(GDL)、催化层(CL)和质子交换膜(PEM)三部分组成. GDL用于提高电池传质能力,并同时作为 MEA的集流体. PEM主要用于隔离燃料和氧气,进行质子传导. CL是 MEA中的主要组成部分,为电化学反应提供场所.
　　催化层由催化剂,质子传输介质和电子传输介质组成.通常,阳极催化剂采用 PtRu/C,阴极采用 Pt/C,质子传输介质为全氟磺酸树脂,如 Nafion. CL的结构对电池性能有直接的影响,因此人们对 CL的结构进行了详细的研究,并通过调节 CL亲水性能、梯度催化层的结构设计等优化其结构.研究表明,当 CL中 Nafion含量为33 wt.%, PEMFCs具有最佳的电池性能. DMFCs与 PEMFCs对 MEA要求不同,其阴极更容易发生水淹现象.本文结合非接触式三维光学轮廓仪、接触角测试系统和电化学测试对阴极不同 Nafion含量的膜电极进行了表面形貌、亲水性、循环伏安和 DMFC性能测试.
　　本文利用喷涂法制备了 GDE,然后与 Nafion115热压形成 MEA.由三维表面形貌图可以看出,随着催化层中 Nafion含量的增加, GDE表面的粗糙度变大,尤其是 N35和 N45.理论上,表面粗糙有利于 Pt的暴露和传质扩散,但是其电池性能并未与粗糙度呈现出正相关的关系,因为 Nafion含量高于35 wt.%, Pt被 Nafion过度包裹,抑制了 O2至催化剂表面的传输,且随着 Nafion含量由15 wt.%增加至45 wt.%,其 GDE表面的接触角由166.8o减至143.1o,说明 CL的亲水性增强,易导致阴极产生的水无法及时排出,从而造成阴极水淹现象.
　　从不同 Nafion含量制备 MEA的 CV图可以看出,随着 Nafion含量的增加, Pt的电化学活性面积(ESA)增加.当 Nafion含量较少时, Nafion无法对全部 Pt纳米粒子(NPs)形成包覆或无法形成连贯的质子传输通道,从而导致大部分的 Pt NPs催化活性较低变为无效 Pt.而有效 Pt NPs要求与连贯的质子传输通道相连接.当 Nafion含量高于35 wt.%时,其 ESA基本保持不变,因为 Pt载量一定,从而限制了 ESA,此时达到该载量条件下的极限 ESA.但是电池极化曲线表明,30 wt.% Nafion含量的 MEA具有最佳的电池性能.因为有效 Pt NPs不一定是高效的,当他们全部被 Nafion包裹后, O2只能依靠溶解在 Nafion中才可以到达催化剂表面,从而阻碍传质.只有 Pt NPs表面包裹和暴露面积达到一定比例时才变得高效.所以当 Nafion含量低于30 wt.%时,主要由质子传输通道导致的有效 Pt NPs较少;当 Nafion含量高于30 wt.%时,出现 Nafion过度包裹 Pt NPs,阻碍 O2传质.因此, Nafion含量30 wt.%时, Pt的包裹面积和裸露面积达到所研究的最佳状态.     

直接甲醇燃料电池中质子交换膜的研究进展

质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键部件之一. 本文系统地介绍了近三年来DMFC中质子交换膜研究的最新进展.