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直接甲醇燃料电池:高分散高负载铂基电催化剂的制备规律研究

担载型高载量的铂基催化剂被广泛用作直接甲醇燃料电池的阴阳极电催化材料。本论文以探索该类催化剂的制备新方法为主,考察了各种不同制备参数对催化剂金属分散度及形貌的影响,并通过原位及非原位的手段表征了催化剂制备过程中反应体系的变化,从而理解制备过程的反应机理及金属粒子形成、长大及与载体的相互作用机理。在此基础上,比较性的研究了新方法制备的铂基催化剂与同型的商品催化剂的金属粒径、形貌、电化学活性及稳定性。最后还初步探索了Pt-MO_2C/C、Pt-MoP/C及PtRu-MoP/C催化剂作为新型阳极电催化材料的可能性。制备参数的考察结果表明,反应体系的pH值、还原温度、加水量及其顺序、浸渍时间及其光照对多元醇还原法所制催化剂的金属粒径及形貌有较大影响。采用该方法,通过调变制备条件,可将所制催化剂的金属粒径有效控制在各种不同的纳米尺寸。对制备过程的表征结果表明,绝大多数金属粒子首先在溶液相中形成,通过加入沉降剂后,因静电作用而沉降于炭载体的  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化学工业与工程》2017年05期
化学工业与工程

鸡蛋黄热解制备高效双功能电催化剂

氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)和析氧反应(Oxygen evolution reaction,OER)在燃料电池、水电解池和金属-空气电池等电化学能量转化技术中至关重要[1-3],然而ORR和OER缓慢的动力学严重制约了这些电化学装置的能量转化效率[4-6]。铂和铱因其分别对ORR和OER具有较高的催化活性而成为目前最广泛使用的ORR催化剂和OER催化剂,但二者均因储量稀少和成本高昂而妨碍大规模商业化应用[7]。因此,迫切需要发展具有高ORR和OER催化活性的非贵金属双功能电催化剂来取代传统的贵金属催化剂。杂原子掺杂的碳材料(Heteroatoms Doped Car-bon,HDC)对ORR[8-14]和OER[13-14]均表现出较高的催化活性,且具有成本低、耐久性好以及环境友好等优点,被认为是具有广阔的研究和应用前景的新型催化剂[8]。最近的研究表明,生物质热解制备的HDC可对OR...  (本文共6页) 阅读全文>>

《化学工业与工程技术》2014年01期
化学工业与工程技术

特拉华大学研发高选择性高效电催化剂可将二氧化碳转化为化学品

美国特拉华大学的研究人员开发了一种高选择性催化剂,能够使用电化学方法将二氧化碳转化为一氧化碳,其转化效率高达92%。该项研究成果已发表于英国《自然通讯》杂志上。研究人员指出,在可再生和可持续能源研究领域,将二氧化碳转化成工业原料的难度很大。目前在这种转化工艺中,常用多晶银作为电化学催化剂。他们发现,当使用了纳米多孔银电催化剂,可以更加有效地将二氧化碳转化为有用的化学品。纳米多孔银催化剂的内表面面积很大且高度弯曲。据测算,其内表面面积是多晶银的约150倍,固有活性是多晶银的约20倍。而在将二氧化碳转化为一氧化碳的反应过程中,纳米多孔银的电化学催化活性是多晶银的3 000倍。研究人员还对这种新开发的纳米多孔银催化剂与其他具有潜力的二氧化碳电催化剂进行了比较,包括多晶银和...  (本文共1页) 阅读全文>>

《有色金属(冶炼部分)》2010年06期
有色金属(冶炼部分)

纳米碳基铂电催化剂的研制及表征

碳基铂催化剂广泛应用于石油化工、汽车尾气处理、化学传感器和燃料电池等领域。碳基铂作为一种电催化剂,贵金属铂以纳米尺寸沉积在高比表面碳上,大大降低铂的用量,提高铂的利用率和表面活性。载体炭黑由于其大的比表面、强的抗腐蚀性能、良好的导电率、较好的孔结构、表面上携带有多种丰富的表面化学活性基团。同时,有良好的负载性能和还原性,使其成为制备担载贵金属的良好载体。Pt/C催化剂制备方法较多,如浸渍-液相还原法[1-3]、微波加热法[4-5]、微乳液法[6]和固相法等,但能在工业上应用的方法除要求负载Pt粒径小、分散度高和分布均匀等外,还需综合考虑制备工艺的复杂程度、制备成本以及对环境的友好程度等。电催化剂中金属的分散度由很多因素决定,包括载体的孔结构、金属前驱体的性质、载体表面氧基的种类和数量以及催化剂的还原条件等。电催化剂的催化活性不仅依赖于金属前驱物的类型、载体的物理结构以及清洁度,更加依赖于炭表面化学基团的改变。炭黑载体经过氧化处理...  (本文共5页) 阅读全文>>

《化学工业与工程》2009年02期
化学工业与工程

活性炭负载镍析氢电催化剂的制备和表征

氢能是一种无污染的二次能源,氢燃烧热值大且燃烧产物是水,不会造成环境污染等诸多突出优点,受到世界各国的普遍重视。氢气的储存、运输及释放是氢能开发利用的前提条件之一。目前,氢气的制造方法有太阳能制氢[1,2]、生物制氢[3]、电解水制氢[4~6]、催化重整制氢[7,8]和金属氢化物制氢[9]等途径。而现有的这些制氢方法在现场制氢方面都受到很大的限制。本课题组开发研制了一种高效、安全和廉价的环保型铝水储氢电池体系已获得专利[10],非常适用于现场制氢。该体系依据电化学原理,采用具有良好析氢电催化活性的材料为正极,铝合金材料为负极,以中性NaCl溶液为电解液组成铝水储氢电池体系,其电极反应如下:阴极反应:2H2O+2e-→H2↑+2OH-(1)阳极反应:Al-3e-=Al3+(2)总反应:2Al+6H2O=3H2↑+2Al(OH)3(3)该体系集储氢和制氢于一体,通过消耗铝合金阳极和水,对外输出电能和氢气。该体系的最大优点在于对外可同...  (本文共4页) 阅读全文>>

《高等学校化学学报》2007年05期
高等学校化学学报

直接甲醇燃料电池电催化剂性能衰减研究

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高能量密度、温和的运行条件以及携带方便等特点,已成为小型/便携式设备的理想替代电源[1,2].电催化剂的性能衰减是导致在DMFC运行过程中其性能下降的主要原因之一.研究其衰减规律对于提高电池稳定性意义重大.DMFC阳极一般采用PtRu双组元催化剂.Ru的引入可以降低甲醇氧化的过电位,一种被普遍接受的解释是“双功能机理”[3,4].阴极一般采用Pt催化剂,放电过程中催化剂粒子会发生迁移、聚结和流失,导致活性降低.本文考察了放电试验前后阳极和阴极电催化剂的性能衰减情况.1实验部分1.1电极制备和放电试验阳极催化剂为含质量分数分别为30%Pt和15%Ru的HiSPEC7000(Johnson Matthey公司,英国),阴极催化剂为含质量分数为40%Pt的HiSPEC4000(Johnson Matthey公司,英国).电解质膜为Nafion(117全氟磺酸膜(DuPont公司).将电催化剂与质量分数为...  (本文共4页) 阅读全文>>