郭章飞
,
郑丹
,
吕林
,
马国仙
,
董瑾
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2012.04.002
采用浸渍还原法分别制备了两种不同铂含量的Pt/C纳米催化剂和Pt - Mn/C、Pt - Co/C纳米合金催化剂,利用XRD和TEM技术对催化剂的粒径大小、晶体结构和晶格常数进行表征,并对四种催化剂进行了循环伏安、线性扫描伏安和电流-时间测试.结果表明:四种催化剂的平均粒径均在10nm以下,且Pt - Mn/C、Pt - Co/C两种合金催化剂的粒径均小于Pt/C催化剂；四种催化剂均为面心立方晶体结构；与Pt/C催化剂相比,两种合金催化剂的晶格常数有所减小,且结晶度较低.电化学性能测试表明,两种Pt合金催化剂较相同Pt载量的纯Pt催化剂具有更高的还原峰电位和更大的还原峰电流,其中Pt - Co/C催化剂的还原峰电位和峰电流最大；在催化剂稳定性方面,两种Pt合金催化剂要优于两种纯Pt催化剂.
关键词:
铂合金
,
阴极催化剂
,
电还原
,
双氧水
,
NaBH4-H2O2燃料电池
邹志娟
,
程皓
,
王靖宇
,
韩喜江
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60223-0
为了克服传统Pt系催化剂价格昂贵、稳定性差的缺点，采用热解新型TiO2/聚苯胺(PANI)复合物的方法合成了TiO2/C催化剂。用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜、循环伏安法和线性扫描伏安法等方法研究了热处理和PANI复合比例对复合物的形貌、成键、晶相组成及氧还原性能的影响。结果表明， PANI与TiO2间存在相互作用，可以抑制TiO2的团聚和锐钛矿向金红石的转变。热处理制得TiO2/C的氧还原活性随着PANI载体含量增加先升高后降低， PANI和TiO2质量比为35/100时，催化剂的氧还原活性最高。同时，循环伏安和时间-电流曲线测试表明，已制备的复合材料在催化氧还原反应进行时具有较好的稳定性。
关键词:
聚苯胺
,
二氧化钛
,
热解
,
阴极催化剂
,
氧还原
严祥辉
,
张贵荣
,
徐柏庆
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60714-1
经过热解聚苯胺、碳和FeCl3的混合物制备的Fe-N-C材料在酸性电解质中对氧还原反应表现出高的催化活性；由于材料中不存在任何贵金属,因而被认为是一类新型非贵金属氧还原催化剂.然而这类催化剂在碱性电解质中催化氧还原反应的性能如何尚不清楚.本文使用旋转圆盘电极技术考察了制备的两个Fe-N-C催化剂在KOH水溶液中催化氧还原反应性能,发现这两个催化剂表现出比无金属的N掺杂碳材料更高的活性.与商业Pt/C催化剂相比,它们催化氧还原反应的起始电势和半波电势分别仅低60和40 mV左右,计时电流测试表明,它们比Pt/C催化剂显示出更好的稳定性.此外,在这两个Fe-N-C催化剂上的氧还原反应主要遵循四电子途径.本工作显示,Fe-N-C材料有望用于碱性燃料电池氧还原反应催化剂.
关键词:
铁-氮-碳
,
氧还原反应
,
阴极催化剂
,
聚苯胺
,
铁掺杂
,
碱性电解质
冯媛媛
,
马俊红
,
张贵荣
,
赵丹
,
徐柏庆
催化学报
分别在酸性和碱性电解质中研究了界面合金化的纳米Ag承载Pt纳米结构催化剂Pt0.5^Ag-B/C(Pt/Ag原子比为0.5)对氧还原反应(ORR)的电催化特点.结果表明,该催化剂对ORR的半波电势(E1/2)与通常的Pt/C催化剂(E-TEK公司)相当,但前者的本征电催化活性是后者的近两倍.与未合金化的Pt0.5^Ag-A/C相比,在Pt0.5^Ag-B/C催化剂中形成的合金化的Pt/Ag界面不仅使ORR的E1/2正移,而且明显提高了贵金属Pt的分散度或利用率.
关键词:
纳米结构
,
界面合金
,
阴极催化剂
,
铂
,
银
,
氧还原反应
黄庆红
,
唐亚文
,
马振旄
,
陆天虹
,
刘长鹏
,
邢巍
,
杨辉
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2005.12.001
综述了近年来直接甲醇燃料电池(DMFC)中阴极催化剂研究进展. 目前DMFC中所用的阴极催化剂一般是Pt,其主要问题是对氧还原的电催化活性低及透过隔膜的甲醇燃料会使阴极催化剂的性能降低. 在Pt催化剂中添加如Cr、Ni、杂多酸或过渡金属的卟啉和酞菁化合物等,不但能提高Pt对氧还原的电催化活性,而且还能较大幅度地提高Pt的耐甲醇能力,因此,这些Pt基复合催化剂有望用作为DMFC的阴极催化剂.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
阴极催化剂
,
氧还原
,
耐甲醇
宋洁
,
孙冬梅
,
杜江燕
,
葛存旺
,
陆天虹
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2007.11.002
采用平衡吸附法制备了吸附在活性炭上的肌红蛋白(Mb-C)催化剂.循环伏安测量表明,吸附Mb的氧化还原峰分别位于-342和-402 mV,氧化还原峰峰电流基本相等,峰电流与扫描速率成正比关系.说明Mb已经吸附到活性炭上,吸附的Mb能进行非扩散的、直接的准可逆电化学反应;用Nafian膜把Mb-C固定在在玻碳(GC)电极上后的稳定性很好,浸泡7 d后的Mb-C/GC电极的循环伏安曲线与新制备的基本相同,电极上Mb的表观吸附量为4.5×10-10 mol/cm2.Mb-C催化剂对O2的电化学还原具有很好的催化活性,说明吸附在活性炭上的Mb能保持其生物活性.Mb-C催化剂可用作生物燃料电池的阴极催化剂.
关键词:
生物燃料电池
,
肌红蛋白
,
阴极催化剂
,
活性炭
,
氧还原
杨改秀
,
孔晓英
,
孙永明
,
李连华
,
袁振宏
,
陆天虹
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2012.00202
在微生物燃料电池(MFC)中,以氧为电子受体具有很多优点,但氧阴极还原的反应动力学慢,会造成阴极电势的损失.因此,提高阴极对氧还原的电催化活性和降低催化剂的价格是MFC非生物阴极催化剂的研究重点之一.本文综述了近年来MFC中非生物阴极氧还原催化剂的研究进展.重点讨论了贵金属Pt、过渡金属大环化合物以及金属氧化物催化剂对氧还原的电催化活性.其中,非贵金属氧化物及过渡金属大环化合物催化剂具有良好的性能,而且价格低廉,有望成为MFC非生物阴极Pt基催化剂的替代催化剂.
关键词:
微生物燃料电池
,
阴极催化剂
,
氧还原
,
电催化活性
黄颖彬
,
张敏
,
柳鹏
,
程发良
,
王立世
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62462-2
金属-空气电池具备诸多优势,譬如绿色环保、能量转化率高、启动快速、能量密度高、使用寿命和干态存储时间长等.与燃料电池相比,金属-空气电池结构简单,放电电压平稳,成本低,但依然存在一些制约发展的问题,如阴极催化剂.阴极催化剂在金属-空气电池中发挥催化氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)和析氧反应(oxygen evolution reac-tion, OER)的关键作用.铂及其合金常用作 ORR的单功能催化剂,而钌和铱等是目前 OER催化效率最高的,但 ORR活性很低,因此需要开发出一种廉价而又具备双功能催化作用的催化剂.单异原子掺杂的碳基催化剂的研究集中在 ORR催化性能上,而多异原子共掺碳最近有研究表明具有双催化氧的性质,如氮磷共掺碳.在这些氮磷共掺的碳架中,氮磷共掺物起着 OER催化作用,掺氮物为 ORR催化的活性位点,而掺磷物起着强化作用.异原子掺杂负载的钴基催化剂(如掺氮还原氧化石墨烯载 Co3O4)是近年来双功能催化剂研究的另一个热点.钴基催化剂有着催化 ORR和 OER的多价价态,然而其本身导电性能差,这一缺陷可通过杂化石墨化碳来弥补,石墨化碳有着优良的导电性能.据我们所知,目前仍没有关于氮磷共掺碳负载的 Co3O4双催化氧的研究.我们合成了氮磷共掺碳(NPC)负载的 Co3O4(Co3O4/NPC),并首次探索了其氧还原和析氧性能. Co3O4/NPC合成分两步进行.首先通过三聚氰胺与植酸之间的酯化或缩聚覆盖在导电炭黑颗粒表面,在保护气氛下焙烧得到 NPC,然后经溶剂热反应以及空气中氧化合成 Co3O4/NPC.催化剂的性能综合考虑了催化活性和稳定性两方面.采用线性扫描伏安法评估了 OER和 ORR的催化活性.对于 OER, Co3O4/NPC的起始电势是0.54 V (以饱和甘汞电极为参比电极),在0.80 V时电流密度达到21.95 mA/cm2,均优于 Co3O4/C和 NPC. Co3O4/NPC的高效 OER催化可归因于氮磷共掺物与 Co3O4之间的协同作用.对于 ORR, Co3O4/NPC的催化效率与商用 Pt/C相近,它们的扩散极限电流密度分别为–4.49和–4.76 mA/cm2(E =–0.80 V).在 ORR过程中, Co3O4起到主要的催化作用.采用计时电流(电流-时间)法评估了催化剂的稳定性.经6 h测定,对于 OER, Co3O4/NPC剩46%电流；而对于 ORR,剩95%电流.整体而言, Co3O4/NPC在 OER和 ORR中都表现出高的催化效率以及良好的稳定性.
关键词:
阴极催化剂
,
氧还原反应
,
析氧反应
,
掺杂碳
,
钴
