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Preparation and Characterization of Platinum Supported on Carbon Nanotubes with Different Tube Diameter for Cathode Catalysts of Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Hong Su Bing Zhang Lijuan Chen

材料科学技术(英文)

Platinum supported on carbon nanotubes (CNTs) with different tube diameters <10, 10-20, 40-60 and 60-100 nm were prepared. The catalysts were characterized by  transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD). The metal particle size for 40 wt pct Pt catalysts were 2-5 nm. Self-prepared Pt/CNTs catalysts and purchased Pt/XC-72 were studied by polarization curves, and it was found that in the H2/O2 fuel cell system, Pt supported on Vulcan XC-72 (Pt/XC-72) possessed higher catalytic activity than Pt/CNTs. But in H2/air system, Pt supported on CNTs with diameter 10-20 nm (Pt/CNT1020) possessed higher activity than other Pt/C catalysts.

关键词: Fuel cell , 碳载铂催化剂 , 碳纳米管 , 催化活性

铁系元素掺杂的Pt基疏水催化剂的制备及活性研究

熊亮萍 , 胡胜 , 侯京伟 , 翁葵萍 , 罗阳明 , 杨通在

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00091

以炭黑为载体、乙二醇为溶剂, 利用高压微波加热法分别制备了铁系元素(即Fe、Co、Ni三种元素)掺杂的Pt基二元催化剂. 采用TEM、XRD、EDX、XPS等手段分析了催化剂的微观结构. 活性金属粒子在炭黑载体表面分布均匀; Fe、Co、Ni掺杂后, 催化剂中活性金属粒子的粒径分布变窄, 平均粒径明显减小(由4.57nm分别降低至2.17、2.41、2.55nm); 催化剂中Pt存在Pt(0)、Pt(II)、Pt(IV)三种价态. 将催化剂分散于聚四氟乙烯乳液中, 采用自然浸渍法负载于泡沫镍, 制得Pt基疏水催化剂, 考查了其对氢-水液相交换反应的催化活性. 与单一Pt基疏水催化剂相比, 过渡金属掺杂后的二元疏水催化剂对氢-水液相交换反应的催化活性明显提高. 其催化活性由高到低依次为: PtFe/C/FN>PtCo/C/FN>PtNi/C/FN>Pt/C/FN. 催化活性的提高可能主要来源于催化剂活性金属粒径的减小. 此外, H2O分子在Fe系元素表面的解离行为也有一定的贡献.

关键词: 铁系元素 , Pt based binaryhydrophobic catalyst , hydrogen-water liquid phase catalytic exchange , catalytic activity

以枫叶为模板合成分级多孔氧化铈材料及其催化性能

陈丰 , 陈志刚 , 钱君超 , 刘成宝 , 王炜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00069

以枫叶为生物模板合成了由纳米颗粒构成的分级多孔氧化铈材料. 采用场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气脱吸附技术表征了材料的独特生物形态微结构, 其仿生结构是由复制气孔得到的微米孔和复制细胞孔得到的2~4 nm的小孔构成. 通过广角X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和BET计算发现多孔氧化铈具有很小的晶粒(6~8 nm)和较大的比表面积(64.4 m2/g). 利用化学储氧量(OSC)评价了样品催化性能, 结果表明: 分级多孔氧化铈比无孔氧化铈含有更多的表面活性氧. 当将材料用于酸性品红脱色反应, 由于分级多孔氧化铈材料的颗粒小, 比表面积大和化学储氧量高, 其在染料废水净化处理时具有较好的催化活性和吸附能力, 到300 min时脱色率可达到100%.

关键词: 氧化铈 , hierarchical porous , biotemplate , catalytic activity

多孔莫来石纤维陶瓷负载La 1-x Sr x CoO 3x =0.2~0.8)的NO+CO催化研究

段碧林 , 曾令可 , 李秀艳 , 刘平安 , 税安泽 , 刘艳春

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00483

采用真空浸渍法制备了多孔莫来石纤维陶瓷负载La1-xSrxCoO3(x=0.2、0.4、0.6、0.8)钙钛矿型催化剂. 利用XRD、SEM、BET等对样品进行了表征. 通过XRD发现, 所制备的La1-xSrxCoO3催化剂除了存在典型的钙钛矿结构外, 图谱中还发现了La(OH)3峰, 而且随着x值的减小La(OH)3 的衍射峰越来越尖锐. 由SEM可以观察到载体具有立体网状结构并且负载在载体上的催化剂颗粒分散性较好. BET表明随着 x 增加, 比表面积相应增加. 利用一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)对所制备的La1-xSrxCoO3系列载体催化剂的催化活性进行了测试比较, 发现当Sr取代量为x=0.2时, La1-xSrxCoO3整体催化活性较好.

关键词: La1-xSrxCoO3钙钛矿催化剂 , porous mullite fiber ceramics , support , catalytic activity

煅烧温度对气凝胶催化剂合成 SWNTs催化活性的影响

糜裕宏 , 张孝彬 , 罗君航 , 程继鹏 , 刘芙

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00604

研究了不同煅烧温度对Fe/Mo/Al2O3气凝胶催化剂合成单壁碳纳米管(SWNTs)催化活性的影响. 考察了不同煅烧温度下该催化剂自身的物理化学变化以及催化生长的无定型碳含量, SWNTs的含量、直径及石墨化程度. 研究结果表明: 不同温度的煅烧处理会影响催化剂的表面形态以及Al2O3载体的晶化程度, 进而影响了SWNTs的生长. 600℃煅烧时, 气凝胶催化剂具有最高的活性, 此时催化生长的无定型碳含量仅占粗产品的1.7%, SWNTs的含量高达54.6%, 且合成的SWNTs质量高、管径分布非常均一, 为0.86nm左右.

关键词: 气凝胶催化剂 , single-walled carbon nanotubes , catalytic activity , calcination

葡萄糖在铂化类金刚石薄膜电极上的氧化行为

赵海新 , 刘爱萍 , 仇旭 , 沈国先

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01325

采用磁控溅射技术共溅射石墨靶和铂靶, 制备铂化类金刚石(DLC-Pt)薄膜. 利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征DLC-Pt薄膜的成分和微观结构, 采用循环伏安法研究葡萄糖在DLC-Pt薄膜表面的氧化行为. 结果表明, DLC-Pt薄膜中有更多的sp2杂化碳原子, 铁氰化钾在DLC-Pt薄膜表面的氧化还原反应受扩散控制. 葡萄糖在-0.8V的电位下发生氧化反应, 且在这个电位下葡萄糖的氧化信号不受尿素和抗坏血酸氧化信号的干扰. 葡萄糖氧化电流和其浓度在2~22 mmol/L的范围内呈线性关系. 因此DLC-Pt薄膜有望用做葡萄糖传感器检测血液中葡萄糖的浓度.

关键词: 磁控溅射 , platinized diamond-like carbon (DLC-Pt) , glucose sensor , catalytic activity

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