新型 Pt-Sn/C 阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能

新型 Pt-Sn/C 阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能

一、新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能(论文文献综述)

王宏飞[1](2021)在《石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究》文中研究表明本论文围绕石墨烯负载纳米金属活性物质开展研究工作,旨在利用该类材料分别提升超级电容器的能量密度和降低直接甲醇燃料电池阳极催化剂的贵金属Pt用量。此外,论文也从电解质设计的角度出发,开发出了纤维素/NaOH和“盐包DMSO/H2O”壳聚糖准固态凝胶电解质。在本文第二章中,利用温和的水热法在石墨烯纳米片上负载了适量的CoFe2O4纳米颗粒。通过调节石墨烯的添加量,可以发现CoFe2O4颗粒在载体上的分布随着质量分数的提升而变密集。40%的CoFe2O4含量可有效避免颗粒团聚问题,充分提升活性物质的利用率,比容量最高可达289.7 C g-1。在电流密度扩大8倍后依然可以保持94%的比容量,展现出优异的倍率性能。采用常压水浴法合成了 Fe3O4/石墨烯水凝胶,该材料在电势范围0~-1.2 V(vs Ag/AgCl)区间内展现出278.5 F g-1的比电容,是理想的超级电容器负极材料。所得装置具有1.7 V的宽工作电压,最大能输出45.5 Wh kg-1的能量密度。在本文第三章中,根据柯肯达尔效应,采用简便温和的两步水热法,首先在石墨烯载体上制得碳酸氢氧化锰钴前驱体,再将其原位硫化为MnCo2S4,与此同时石墨烯也被掺入了 N,S组分,引入了额外的赝电容。硫源(硫脲)的投料量可以影响纳米颗粒的粒径,硫化物中Co3+的含量以及石墨烯的缺陷程度。经优化后的电极比容量最高可达529.7Cg-1,循环5000圈后能保持90.9%的电容。所得非对称装置能输出62.9 Wh kg-1的最大能量密度。在本文第六章中,采用一锅两步还原法在石墨烯纳米片上原位负载了 PtFeCo三元合金。NaBH4作为强还原剂,100℃下可首先将还原电势较高的PtCl62-还原成Pt。而在130℃下,调节不同含量的Fe3+,在弱还原剂乙二醇的作用下,共还原得到不同形貌的PtFeCo,Fe3+在这一过程中起到了刻蚀作用。调整合金中贱金属的含量,可使催化剂具有合适的表面应力和特殊的电子结构。优化后的催化剂在酸性介质中展现出1758.2 mA mg-1的质量电流密度,尤其在60℃(与直接甲醇燃料电池工作温度接近)下该值可显着增至9356.1 mA mg-1。在本文第七章中,先用水热和煅烧法合成SnO2/石墨烯复合材料。接着利用SnO2的半导体特性,紫外光可激发出空穴-电子对,将金属Pt精确锚定于SnO2载体的表面。紫外光处理后的SnO2具有更高空位氧含量和更强的捕获Pt能力。所得三元催化剂不仅具有较大的电化学活性表面积(80.7 m2 g-1)和良好的质量活性(1833.6 mA mg-1),而且具有良好的长期耐久性和耐毒性。如果在测试过程中同时引入紫外光照,可根据光电协同效应,进一步提升催化剂的性能。在本文第四章中,用NaOH/尿素体系采用冻溶法将4%的纤维素溶解,预插入水凝胶电极后并以环氧氯丙烷为交联剂在低温条件下原位交联,得到电极与电解质均为水凝胶的准固态超级电容器。其中,纤维素/NaOH水凝胶既能作电解质,也能作隔膜。以两个氮掺杂石墨烯水凝胶作电极的对称超级电容器,最高可输出13.5 Whkg-1的能量密度而且展现优异的机械强度,弯曲180°性能没有明显衰减。在本文第五章中,以壳聚糖为聚合物网络,DMSO/水为混合溶剂,当加入4-8M双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)时,这时体系达到“盐包水”的标准而且壳聚糖在没有交联剂的情况下发生交联。有趣的是,当Li盐浓度低于4 M或者高于8M,壳聚糖均不发生交联。比较了不同水凝胶电解质的性能,发现加入4 M的LiTFSI时,盐的利用率最高,双电层电容器的电压窗口可以达到2.1 V,最大能量密度可达62.9 Wh kg-1,循环5000次后依然可以保留80.1%的初始电容。

钱飞[2](2020)在《晶面取向及酸处理对Pt基催化剂电催化性能影响的研究》文中研究指明煤,石油,天然气等不可再生资源是人类赖以生存的主要能源,但是其存在储量有限,污染环境等问题,使社会面临严峻的挑战,人类不得不研究清洁可持续能源来保障社会和经济的发展。直接乙醇燃料电池(DEFC)使用乙醇作为燃料,能量密度高,可以直接将化学能转化为电能,在社会上引起了广泛的关注。DEFC的核心是阳极催化剂,目前使用最广泛的催化剂是金属Pt,但是其作为催化剂存在着一些问题。一方面,贵金属Pt价格高昂,储量稀少,使其难以大规模工业化生产;另一方面,金属Pt催化氧化乙醇的过程比较复杂,其反应动力学也相对较慢,导致催化剂催化效率低下,阻碍了金属Pt催化剂的商业化进程。因此,制备高活性,低成本的催化剂是当今研究的主要方向。本文针对DEFC阳极催化剂活性物质利用率不高,催化效率较低等问题,提出了一系列解决办法,并且通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜及能谱(SEM+EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米催化剂进行微观结构表征,通过电化学工作站对催化剂的电催化性能进行测试。研究晶面取向及酸处理对Pt基催化剂微观结构与催化性能的影响。结果如下:采用乙二醇还原氯铂酸,通过改变溴化钾的添加量,制备出优先(100)晶面取向的Pt/G催化剂,探究暴露(100)晶面对催化剂性能的影响机理。结果表明,当Br:Pt的摩尔比为15:1时,制备的(100)晶面取向的立方体Pt纳米粒子形状更加的规整,催化活性最高,其电化学活性表面积为42.43 m2/g,峰电流密度值为417.67 A/g,稳态电流密度值为153.33 A/g,说明以(100)晶面为主的立方体Pt纳米粒子,可以促进乙醇的催化氧化,提高催化剂的催化效率。采用微波辅助乙二醇还原氯铂酸,经酸处理后,制备得到AC-PtNi/G催化剂,研究不同酸处理时间对催化剂微观结构及催化性能的影响机理。电化学测试结果表明,经硫酸处理48 h的AC-PtNi/C-48h催化剂催化活性最高,其电化学活性表面积为76.63 m2/g,峰电流密度值为1218.83 A/g,稳态电流密度值为358.77 A/g。原位红外光谱(FTIR)表明,AC-PtNi/G-48h催化剂其CO2和CH3COOH峰的强度比为Pt/G催化剂的2.73倍,说明经硫酸处理48 h的AC-PtNi/G-48h催化剂可以促进乙醇催化氧化反应的进一步进行,其对乙醇的催化效率也有显着提高。

王杰[3](2020)在《Pt基花状形貌催化剂可控合成及其催化性能研究》文中研究表明随着全球经济的快速发展,能源短缺及化石燃料燃烧所造成的环境污染等问题越来越严重,需要清洁能源取代化石燃料。燃料电池因其清洁、高效、无噪声等特点受到广泛关注。目前,燃料电池阳极催化剂主要以贵金属为主,其价格昂贵、储量有限、且催化剂的效率仍然需要进一步提高。因此,提高催化剂的催化效率,提高贵金属的利用率,是亟待解决的科学问题,由于贵金属纳米粒子的催化活性与其粒径尺寸、形貌结构等息息相关,因此,通过控制催化剂形貌,提高催化剂性能成为了重点研究方向。目前合成具有高活性形貌的催化剂的工艺及技术仍处于研究的起步阶段。因此,本文采用油浴法,通过添加聚乙烯毗咯烷酮(PVP)及碘化钾(KI),一步合成了以石墨烯为载体的花状Pt纳米催化剂。为了明确KI浓度对Pt纳米催化剂形貌的影响,采用油浴法以氯铂酸(H2PtCl6?6H2O)为前驱体,乙二醇为溶剂和还原剂,PVP为保护剂,通过控制Pt与KI的摩尔比,制备得到一系列Pt纳米催化剂。用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对花状Pt纳米催化剂进行表征。发现KI对Pt纳米花的形成起着决定性作用,随KI浓度增加,Pt纳米粒子花瓣逐渐增多,当Pt:KI的摩尔比为1:6时,合成的催化剂花状形貌最完整,电化学测试表明,其对应的催化剂对乙醇的催化氧化活性最优,这说明通过调节控制KI的浓度,可以合成高活性的花状形貌Pt纳米催化剂。为了进一步优化制备工艺,保持Pt与KI的摩尔比为1:6不变,制备了Pt/G(PNF)-140、Pt/G(PNF)-160、Pt/G(PNF)-180催化剂(140℃、160℃、180℃为不同油浴温度),探究了油浴温度对花状Pt纳米催化剂控制合成的影响。通过XRD、TEM和电化学工作站对催化剂进行表征及测试,结果表明,油浴温度160℃是制备花状Pt纳米催化剂的最佳温度,Pt/G(PNF)-160催化剂对乙醇电催化氧化活性最优,其电化学活性表面积为83.44 m2/g,氧化峰电流密度为363.00 A/g,1100 s时的稳态电流密度为78.00 A/g,当循环伏安曲线扫描500圈时,其氧化峰电流密度保持率为71.29%,说明油浴温度也是影响催化剂形貌及催化性能的关键因素。

景晓环[4](2020)在《直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究》文中研究表明目前,国家工业化的飞速发展产生了严重的环境污染问题。因此,新能源的开发迫在眉睫,而直接乙醇燃料电池(DEFC)因其绿色环保、可再生等优势而受到广泛关注。但制约其商业化进程的主要原因是传统催化剂以贵金属为主,其价格昂贵且催化效率有待提高,且中间产物COads易吸附在催化剂表面,导致催化剂中毒。这些问题可通过制备具有较高活性的不同晶面取向催化剂和添加第二种过渡金属等手段得到改善,但是,提高其催化性能的机理尚不清晰,需要理论研究加以验证。因此,本文针对上述问题,基于密度泛函理论,计算了吸附能、态密度、功函数和Bader电荷,研究分析了乙醇、CO在Pt3Ni和Pt低指数晶面上的吸附过程。通过研究乙醇在Pt低指数晶面的吸附过程,结果表明,乙醇在Pt低指数晶面的吸附能大小顺序为Pt(110)>Pt(100)>Pt(111)。通过态密度计算分析发现,乙醇在Pt(110)晶面的轨道峰向远离费米能级能量更低方向偏移的程度最大;Pt(110)、Pt(100)和Pt(111)晶面的功函数变化差异不大,其中Pt(111)晶面的变化值最小。Bader电荷计算分析表明,乙醇在Pt(110)晶面的电荷转移量最大。计算结果验证了不同Pt低指数晶面催化剂对乙醇催化性能存在差异的原因。为了明确Ni添加提高催化剂催化性能的机理,研究了乙醇在Pt3Ni和Pt低指数晶面的吸附过程。结果表明,Pt3Ni低指数晶面对乙醇的吸附能大于Pt低指数晶面的吸附能。态密度计算结果得知,与Pt低指数晶面相比,Pt3Ni低指数晶面吸附乙醇后,增大了乙醇的Op、Cp和Hs轨道与催化剂金属原子d轨道的成键能量范围。另外,Pt3Ni低指数晶面的功函数变化值和电荷转移量大于Pt低指数晶面。计算结果在一定程度上验证了实验研究。通过对比CO在Pt3Ni和Pt低指数晶面的吸附过程并研究了其吸附机理。结果表明,Pt3Ni低指数晶面对CO的吸附能小于Pt低指数晶面的吸附能。态密度计算分析表明,相比Pt低指数晶面,Pt3Ni低指数晶面吸附CO后,CO轨道峰向远离费米能级能量更低方向偏移的程度较小。另外,CO在Pt3Ni低指数晶面的电荷转移量均小于Pt低指数晶面。这说明添加第二金属Ni可以改善催化剂的抗CO中毒性。

谭婷[5](2020)在《磷化去合金化制备多组分贵金属基催化剂及其醇类电催化氧化研究》文中认为近年来催化剂在醇类燃料电池设计中起重要作用而受到广泛关注。常规Pt或Pd基贵金属阳极催化剂材料,存在使用寿命低、制作成本高、稳定性差等问题,严重制约了醇类燃料电池的商业化应用,因此设计新的方法获得高性能的催化剂是燃料电池技术发展的必由之路。去合金化是一种从多组分纳米合金表面去除较活泼的金属实现表面贵金属结构,从而有利于传统贵金属基催化剂电催化性能提升的有效策略。与此同时,非金属磷具有丰富的价电子,能影响与其复合金属的电子态,目前众多的研究已证实磷化能显着改善贵金属催化活性以及稳定性。鉴于此,如果先制备贵金属为主要组分的多组分金属合金纳米颗粒前体,再通过酸去合金化处理,最后进行高温磷化处理,通过磷化去合金化方法,最终实现在一种催化剂中“贵金属-辅助金属-非金属”三种组分的复合,这种结构将会有效促进贵金属基催化剂的性能。本论文以设计低成本,高性能的多组分贵金属基复合电催化剂为目标,研究了一种磷化去合金化方法,制备了由“贵金属-辅助金属-非金属”三种组分复合的贵金属基电催化剂,并将其应用于乙二醇和丙三醇的电催化氧化研究。首先探究了通过去合金化法制备高PtPd量D-PtPdCox/PMC催化剂在乙二醇氧化反应中的电催化性能;以此方法为基础,将去合金化贵金属Pt基前体(D-PtCox/C)与次磷酸钠在300℃磷化处理,得到P-(D-PtCox)/C催化剂应用乙二醇电氧化反应中;最后将磷化去合金化方法普适性进行了验证和拓展,制备了Pd基多组分复合材料P-D-PdCox/C,考察了其在丙三醇氧化反应中的催化性能。主要研究内容和结果具体为以下三个部分:第一部分掺氮碳载体负载去合金化高钴含量PtPdCo用于乙二醇电催化氧化研究为了提高贵金属催化剂的催化性能以及其贵金属利用率,在本部分中将高钴含量PtPdCox(x=4~8)前体负载在1,10-菲咯啉修饰的碳载体上,后通过去合金处理制备得到一系列D-PtPdCox/PMC催化剂。电化学测试结果表明,在制备的一系列样品中,D-PtPdCo7/PMC电催化剂的电化学活性比表面积(EASA)高达1748.7 cm-2 mg-1PtPd,是商业Pt/C的3.23倍,并且在3000 s测试后电流密度为0.0632 A mg-1PtPd,对乙二醇氧化反应表现出较好的电催化活性和良好的电催化稳定性。TEM表征结果显示金属纳米颗粒的粒径仅为3.9±0.9 nm,表明此方法使负载的金属纳米颗粒尺寸减小,分散均匀,有利于暴露更多的活性位点,为后续制备多组分贵金属基催化剂研究奠定了基础。第二部分磷化去合金高钴含量PtCo用于乙二醇电催化氧化研究本部分先制备了碳负载高钴含量PtCo纳米颗粒前体,再通过盐酸去合金化处理,然后将所得样品和次磷酸钠混合在300℃条件下磷化,最终得到一系列不同比例的电催化剂(P-(D-PtCox)/C,x=2,4,6,8)。TEM结果显示,所得磷化去合金化纳米颗粒均匀的分布在碳载体表面,且粒径尺寸为1.9±0.5 nm。电化学测试结果显示,与P-(D-Pt)/C相比,所得P-(D-PtCo4)/C具有较高的乙二醇电流密度(322.8 mA mgPt-1)以及3000 s测试后电流密度为0.26 mA mgPt-1,这表明具有良好的乙二醇氧化性能和稳定性。本研究研究的磷化去合金化方法为制备高性能多组分贵金属基催化剂提供了新思路。第三部分磷化去合金高钴含量PdCo增强丙三醇电催化氧化性能研究为验证前述磷化去合金化制备多组分“贵金属-辅助金属-非金属”材料方法的普适性,本部分进一步在Pd基催化剂上进行了拓展和验证。成功制备了P-D-PdCox/C(x=1,3,5,7)催化剂并研究了其对丙三醇氧化反应的电催化性能。物理表征显示P-D-PdCo3/C粒径尺寸为4.8±1.5 nm,电化学测试表明其具有最高的丙三醇峰值电流密度(65.9 mA mgPd-1),计时电流3000 s测试后的电流密度是0.48 mA mgPd-1,高于其他P-D-PdCo/C,P-D-PdCo5/C,P-D-PdCo7/C和P-D-Pd/C电催化剂,表明其具有较好的丙三醇电催化活性和良好的稳定性,也表明磷化去合金化方法在制备多组分贵金属基催化剂具有很好的发展前景。

华鼎[6](2020)在《新型稀土-钯基催化剂对甲醇/甲酸电氧化的催化性能研究》文中认为直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其能量密度高、排放低、燃料来源广泛等特点受到了广泛关注,有望成为能用于便携式电子设备和汽车的高效清洁新能源。然而,阳极催化剂对甲醇电氧化的低催化活性,易被CO等中间产物毒化导致的不稳定性,贵金属铂(Pt)基催化剂的高成本以及甲醇穿梭导致的混合电位等问题,都极大地阻碍了 DMFC的商业化发展。另外,直接甲酸燃料电池(DFAFC)也有着与DMFC相似的优点和缺点。本文从催化剂各组分的协同作用入手,通过一种简单的共还原法制备了钯(Pd)-稀土元素催化剂,并分别以炭黑、活化后的多壁碳纳米管(aMWCNTs)、表面修饰的多壁碳纳米管和Ti407作为载体。借助X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对所制备的催化剂的结构、形貌进行表征,并通过X射线光电子能谱(XPS)研究了催化剂表面元素的价态变化。通过循环伏安法(CV)、线性扫描法(LSV)、CO Stripping溶出法和计时电流法(CA)等测试技术对催化剂的对甲醇和甲酸电氧化的催化性能进行了深入的研究。(1)首先,采用NaBH4还原的方法制备了不同原子比的Pd-Er/C催化剂。XRD和TEM的结果表明Pd-Er金属纳米颗粒可以很好地分散在炭黑上,仅有极少量的团聚现象。电化学测试结果表明:和其它的催化剂相比,Pd-4Er/C催化剂具有更高的甲醇电氧化催化活性和稳定性。加入的Er可以移除甲醇电氧化过程中产生的CO等有毒中间产物,所以其作用可以部分用双功能机理进行解释。XPS结果表明,加入的Er能够增加零价钯的含量,换句话说就是Er起到对钯金属化的作用。这是Er改善Pd催化剂催化性能的另一个原因。(2)此外,还制备了 Pd-Yb催化剂。发现当Yb的添加量为2%时能够达到最大的甲醇电氧化催化活性。但是由于其催化活性略低于Pd-4Er/C催化剂,所以在后续部分深入研究了 Pd-Er催化剂的性能。(3)基于Pd-4Er/C催化剂优异的催化性能,制备了 Pd-4Er/aMWCNTs的催化剂。但是Pd-Er纳米颗粒在aMWCNTs载体上发生了严重的团聚现象,通过红外分析得知这可能是由于碳纳米管具有较大的疏水性引起的。电化学测试结果表明相较于Pd-4Er/C催化剂,Pd-4Er/aMWCNTs催化剂对甲醇电氧化的催化活性降低了,这是由于纳米颗粒团聚造成的。用壳聚糖(CS)功能化aCNTs以后,制备的Pd-4Er/aMWCNTs-CS的催化剂比Pd-4Er/C催化剂表现出了更好的甲醇电氧化催化性能,这是由于CS的存在改善了纳米颗粒的分散性并且增加了催化剂中Pd(0)的含量。(4)采用NaBH4还原法将Pd-Er催化剂颗粒负载在非碳载体Ti407上。将Pd-4Er/Ti4O7的电化学测试结果与Pd-4Er/C催化剂对比,发现炭黑载体在碱性甲醇溶液中的作用要好于Ti407载体。而根据我们先前的研究,负载于Ti407载体上的Pd基催化剂对于甲酸直接电氧化的催化活性要高于负载于炭黑载体的Pd基催化剂。这可能和Ti407的晶体结构有关,因为Ti407是一种离子型晶体,具有较强的极性,其对甲酸的吸附能力明显好于对甲醇的吸附。为了验证Pd-Er双金属催化剂是否也符合这个猜想,用两种不同载体负载的Pd-Er催化剂催化甲酸电氧化,结果发现Ti407负载的催化剂催化甲酸电氧化的活性均要好于炭黑负载的催化剂。因此说明了载体的作用与电解质溶液也是密切相关的。

孙悦[7](2020)在《基于Pt、Co的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的设计及性能研究》文中研究指明随着人类社会的进步,全球能源需求也越来越高,能源和环境问题也日渐突出,人们逐渐开始担忧能源安全和环境的可持续性,这推动着人们探索新的能源技术。由于能量密度高、能量转换效率高、无污染以及燃料的来源广泛等优点,直接甲醇燃料电池(DMFCs)受到了越来越多的关注,但是直接甲醇燃料电池存在众多的技术瓶颈,这阻碍了其商业化进程。在这些瓶颈中,阳极催化剂的性能是众多的瓶颈中比较突出的一项。目前,Pt基催化剂依旧是直接甲醇燃料电池的最优的阳极催化剂。但是贵金属Pt价格昂贵,并且在甲醇氧化反应过程中Pt还会因为生成的中间产物吸附导致中毒,从而使阳极的甲醇氧化反应的动力学缓慢,催化剂寿命缩短。因此,寻求低贵金属含量,甚至非贵金属的具有高催化活性以及高稳定性的甲醇氧化反应催化剂已经成为亟待解决的问题。本论文旨在构建高效并且成本低廉的甲醇氧化反应催化系统,采取的设计策略主要有(1)引入助催化剂,与主催化剂协同作用;(2)构建非贵金属催化体系;(3)运用光辅助技术,将光辅助与电催化过程级联,实现催化剂性能质的提升。根据上述设计策略进行了如下工作:(1)设计了具有高催化活性和CO耐受性的Pt-Co3O4-CDs复合催化剂;(2)构建了碳层上负载具有协同效应的Cu@CoOx核-笼结构作为甲醇氧化的高效、耐用的电催化剂;(3)光电级联增强Pt-Ti3C2Tx-Ti O2复合材料电催化甲醇氧化性能;(4)可见光辅助Pt-CNTs/TiO2@Ti3C2Tx复合催化剂的甲醇氧化性能。具体工作分为以下几个部分:1.以碳点(CDs)和Co3O4纳米颗粒为构建模块,制备了低Pt含量(12 wt%)的Pt-Co3O4-CDs/C材料作为甲醇氧化反应的电催化剂。Pt-Co3O4-CDs/C催化剂表现出优异的电催化活性(1393.3 mA mg-1Pt)、耐久性(大于等于4000 s)以及抗一氧化碳中毒能力。其优异的催化活性得益于CDs、Pt和Co3O4之间的协同作用。此外,以Pt-Co3O4-CDs/C作为阳极催化剂组装了单电池,并测试了其单电池性能,其最大功率密度为45.6 m W cm-2,是以商用20 wt%Pt/C作为催化剂的单电池性能的1.7倍。2.直接甲醇燃料电池的实际应用对高效、廉价的甲醇氧化反应电催化剂提出了更高的要求。但是高效的甲醇氧化反应催化剂过分依赖于稀有的贵金属催化剂,因而其发展受到极大的限制。此工作中,我们报道了一种用于碱性介质中的甲醇氧化反应的高效电催化剂,其结构为碳层上担载Cu@Co Ox核-笼型纳米结构。其在1MKOH+1MCH3OH测试溶液中,在0.8 V vs.SCE(1.85 V vs.RHE)的电位时,比活性的值为150.41 mA cm-2;其同样表现出较高的质量活性,数值为467.94 mA mg-1;另外,该复合催化剂表现出优良的稳定性。据调研,这是迄今报道的具有最高甲醇氧化活性的非贵金属催化剂。原位同步辐射X射线吸收光谱分析表明,处于外侧的CoOx笼在催化反应过程中可以形成高价态的Co4+,其拥有较强的氧化性,能够轻易地氧化甲醇分子。吸附实验表明位于中心处的Cu核具有优异的吸附甲醇分子的性能,在本体系中,可以作为吸附中心。在核-笼结构上的捕获-催化过程造就了复合催化剂的优异的甲醇氧化活性。复合催化剂中的碳层作为载体,一方面可以锚定Cu@CoOx粒子,另一方面可以加速电荷传输,从而提高催化剂的催化活性。Cu@CoOx-CLs复合催化剂价格低廉、各组分储量相比贵金属更丰富、催化活性高、稳定性好,具有替代直接甲醇燃料电池中贵金属催化剂的广阔前景。3.高效的光辅助电催化甲醇氧化反应(MOR)能够实现太阳能和化学能同时向电能转化。本工作报道了一种Pt-Ti3C2Tx-TiO2复合材料,通过光辅助级联电催化过程,能够实现高效的电催化甲醇氧化。在光(紫外光和可见光)的照射下,Ti3C2Tx-TiO2作为光活性中心(光诱导生成空穴)活化甲醇分子,而Pt纳米颗粒作为催化中心对这些已活化的甲醇分子进行后续的电催化氧化。Pt-Ti3C2Tx-TiO2复合催化剂表现出较低的起始电位,约为0.33 V vs.SCE,在光照下的质量活性为2750.42 m A mgPt-1。它是迄今为止报道的光辅助电催化剂中具有最高的催化活性的甲醇氧化反应催化剂。Pt-Ti3C2Tx-Ti O2还表现出优异的一氧化碳耐受性和稳定性,经过长时间(5000 s,此时其电流已经稳定)的反应,仍保持较高的质量活性,约为1269.81m A mgPt-1,为其初始活性的62.66%。本工作提出的光电催化系统为开发高效、稳定的光辅助增强甲醇氧化反应的催化剂提供了新的机遇。4.可见光辅助电催化甲醇氧化反应在实现光催化和电催化过程同时在催化剂表面发生的基础上,还拓宽了光辅助甲醇氧化反应的应用范围。而合理高效的光辅助电催化系统的设计至关重要。本工作制备了具有三维结构的TiO2@Ti3C2Tx,然后用Pt和碳纳米管对其进行修饰,得到Pt-CNTs/TiO2@Ti3C2Tx复合催化剂。在可见光辐照下,其表现出优异的催化活性,峰值电流密度达到2901.53 m A mgPt-1,为商用Pt/C催化剂的3.63倍,其峰值电流对应的电位相对于商用Pt/C催化剂也更负。同时,该复合催化剂还具有更佳的长时间稳定性,经过10800s后,其稳定时电流密度为1275.44 mA mgPt-1,为初始值的63.90%。此外,其还具有优异的CO耐受性。该复合催化剂优异的性能得益于TiO2@Ti3C2Tx组分上光激发生成的空穴对甲醇分子的活化过程与Pt组分上的电催化过程级联,而碳纳米管连接各个单元,一方面均衡电荷,另一方面提升复合催化剂的导电性。在光辅助和各个组分的协同作用下,Pt-CNTs/TiO2@Ti3C2Tx复合催化剂达到了最佳的活性和稳定性。

李辰[8](2020)在《直接乙醇燃料电池钯基催化剂的制备及其性能研究》文中研究说明能源紧缺、环境恶化是当今世界面临的主要问题。发展清洁、可再生的能源成为人类迫切需要解决的问题。直接乙醇燃料电池可将化学能转换为电能且排放少量的,主要应用于电子便携式设备、便携式辅助充电器和运输工具。直接乙醇燃料电池吸引了越来越多的关注,主要是由于其燃料能量密度高、便于储存和运输、可再生性。尽管,直接乙醇燃料电池具有较大的商业化潜力,但其动力学反应缓慢,严重阻碍了乙醇燃料电池的发展。所以,乙醇燃料电池的发展面临巨大的挑战,要想提高乙醇燃料电池在碱性介质中的催化氧化反应,关键在于发展高活性、高稳定性、经济廉价的乙醇燃料电池阳极催化剂。目前,乙醇燃料电池的阳极催化剂主要以Pt基或Pd基催化剂为主。然而,低活性、弱耐久性、低选择性和较高的材料制备成本限制了Pt基或Pd基催化剂的发展。为了解决以上问题,开发并实施了一些改进策略,合成多组分或纳米组分的复合催化剂。让Pt或Pd与过渡金属进行合金化,主要通过调节电子结构和优化催化剂表面吸附能来改善催化剂的催化性能;通过让Pt或Pd与过渡金属氧化物或氢氧化物混合,构建协同催化剂来提高催化剂的催化活性。研究发现,两种策略都能有效地提高催化剂的催化活性和稳定性。所以,在设计高效的阳极催化剂时我们采用协同催化和纳米工程策略的组合来同时解决Pd的内在活性和利用效率问题。从而降低贵金属Pd的使用量,最大限度的提高其利用率。本文从高效、高稳定性、价格低廉的乙醇燃料电池阳极催化剂的设计出发,制备了不同组分、结构的Pd基催化剂,并深入研究了催化剂的结构特征和电化学性能。本文工作包括以下几个部分:第一部分,采用简单的葡萄糖辅助水热和电化学还原两步法制备了复合催化剂。该催化剂中Pd的纳米颗粒粒径约为3.5 nm,且均匀的分布在催化剂的表面上。研究结果表明,纳米片的引入可以促进水的解离,生成-OHads活性组分,-OHads活性组分与邻近的活性贵金属Pd纳米颗粒发生协同催化作用,提高了催化剂的催化性能。另外,控制纳米片的形貌是合成高性能的乙醇燃料电池阳极催化剂的重要步骤。连续进行2000圈循环稳定性测试后,活性仍然保持89.6%。连续进行长达5000 s的计时安培测试后,催化活性能够保持5%,且催化剂的形貌保持良好。第二部分,采用简单的三步法制备了高分散的纳米结构的复合催化剂。Pd颗粒粒径大约为3 nm,均匀的分布在催化剂表面。的引入提高了催化剂的催化活性和稳定性,其原因有三个:一是,暴露了更多的有效活性位点,有利于传质动力学的进行;二是,提高了催化剂的导电性;三是,能够促进水的解离,生成-OHads活性组分,-OHads活性组分与邻近的Pd纳米颗粒发生协同催化作用促进了含碳中间产物的氧化脱附,提高了催化剂的催化性能。连续稳定性循环2500圈循环稳定性测试,电化学活性保持80.4%。连续进行10000 s的计时安培测试后,电流密度保持原来的6.7%。耐久性测试后的催化剂形貌保持良好且物相保持不变,说明具有较好的稳定性。第三部分,采用简单的三步法制备了高活性和高稳定性的3D多孔的微米花结构的复合催化剂Pd/Ni Fe P/NF。研究发现,过渡金属磷化物Ni Fe P的引入,增加了有效活性位的数量,增强了传质动力学和提高了催化剂的导电性。另外,Ni Fe P与Pd的相互作用改变了Pd的电子态,对催化剂的催化性能有促进作用。其中Fe元素的引入是微米花结构形成的关键,还进一步提高了催化剂的本征活性和导电性。电化学测试结果表明,Pd/Ni Fe P/NF复合催化剂具有大的电化学比表面积,较高的导电性和较强的抗CO中毒能力。连续稳定性循环2500圈循环稳定性测试后,电化学活性保持81.7%。连续进行20000 s计时安培测试后,电流密度保持原来的27.2%。对耐久性测试后的样品进行了场发射扫描电镜测试,结果显示,催化剂的形貌保持良好,进一步说明催化剂具有良好的稳定性。

高豪[9](2020)在《钯/碱式碳酸盐纳米复合催化剂的制备及其催化乙醇氧化性能研究》文中认为开发与利用清洁新能源是人类社会根本性解决能源短缺、环境污染与破坏等全球性问题的必由之路。燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的新型能源技术,它具有能量转换效率高、环境友好、可靠性高、适用范围广等技术优势,预期将在未来能源经济架构中扮演不可或缺的重要角色。在诸多可供选择的电池燃料中,乙醇因无毒、便于储运、规模化生产工艺成熟等优点而备受关注;加之直接乙醇燃料电池(DEFC)具有较高理论工作电压(1.15 V)和高理论能量密度(8.01 Wh?g-1),DEFC一直是能源技术领域的研究热点。研究表明,贵金属Pd、Pt对于乙醇电化学氧化反应(EOR)具有高催化活性,但存在极易失活的严重问题,致使DEFC的商业化应用受到严重制约。目前,因缺乏对于EOR复杂反应机理的深入认识,通过引入协同改性相来改善贵金属催化剂的稳定性仍是主导型研究思路。本文从探索新型协同改性相角度出发,重点围绕低载量、高分散纳米Pd复合催化剂合成、碱式碳酸盐的改性效果与机理开展研究,取得主要进展如下:(1)采用水热法合成碳布(CFC)负载的碱式碳酸钴(CCH)纳米线,后通过Pd前驱体与CCH的界面反应在CCH表面引入Pd O,后经低温氢气还原制得Pd/CCH/CFC目标催化剂。采用此简便方法可确保金属Pd以细小纳米颗粒形式弥散分布于载体表面,同时有助于建立Pd与CCH载体间的强交互作用,如此可在创造丰富活性位点的同时降低贵金属用量。性能测试结果表明,Pd/CCH/CFC催化剂对于碱性EOR的质量比活性和耐久性均显着优于商业Pd/C催化剂,提高幅度达1倍以上。基于系统的物相、结构表征以及设计实验结果,推断CCH复合相的改性效果可能源于其提供的表面吸附OH,后者可促进临近Pd活性位吸附CO的氧化脱除。(2)结合运用协同催化、结构纳米化等改性策略,设计、合成了可在碱性条件下高效催化乙醇氧化反应的钯/碱式碳酸镍钴纳米复合催化剂。首先采用水热法在碳布上生长出具有大量碱式碳酸镍钴(Ni Co-CH)纳米线的水热态样品。其次,通过水解及热处理还原法引入金属Pd,制得目标催化剂Pd/Ni Co-CH/CFC。该催化剂的质量比活性与稳定性优于商业Pd/C催化剂,其主要改性机理在于Ni Co-CH复合相可提供表面吸附OH,有利于氧化去除吸附在Pd活性位表面的含碳中间体。上述工作采用简单的制备方法与改性策略,设计、合成了两种适用于乙醇氧化反应的钯基纳米复合电催化剂,实验证明了过渡金属碱式碳酸盐用作协同改性相改善贵金属催化剂EOR催化性能的应用潜力,为发展高效、低成本的直接乙醇燃料电池阳极催化剂提供了实验基础。

涂毛毛[10](2020)在《自模板法制备介观钯基复合催化剂及其对醇类电催化氧化研究》文中进行了进一步梳理能源的紧缺以及环境的恶化导致人们对于各种清洁能源的探索和研究。直接醇类燃料电池(DAFCs)由于其高能量密度、来源广泛、环境友好等优点,逐渐的得到了人们的青睐。然而其阳极催化剂金属铂(Pt)由于含量稀少、价格昂贵、易中毒等缺点阻碍了DAFCs的发展。因此面对这种情况,如何制备出催化性能好、价格低廉的催化剂是解决问题的关键。由于在碱性介质中,金属钯(Pd)具有与Pt相似的高催化性能,大量研究者着手合成了高效的Pd基催化剂。本文从降低催化剂成本,提高催化剂的催化活性、耐久性和抗毒化性能等方面考虑,制备出了三种不同类型的Pd基催化剂。并且我们考察了其在碱性介质中对于甲醇、乙醇的电催化性能,考察了其电催化机理。具体工作内容包括以下三个方面:(1)我们利用锐钛矿型TiO2作载体,由于其与金属粒子表面的电势不同,可以吸附中空AgPd合金粒子,完成对于金属粒子的负载。TiO2作为一种亲水性氧化物,可以很好的吸附溶液中的羟基(-OH),有效的去除一氧化碳等毒化中间体,提高催化剂的抗毒化性能。另外TiO2可以修饰金属粒子的电子结构,同时AgPd之间的相互作用可以提高催化剂的催化活性。与商用Pd黑相比,该催化剂表现出优异的电催化性能。(2)在碱性条件下,我们快速合成了介观Ag球,并以此作为模板,通过与Na2PdCl4和H2PtCl6之间的氧化还原反应合成介观中空AgPdPt三金属催化剂。通过TEM表征,该催化剂由自支撑的小粒子构成,不易团聚,提高稳定性的同时还加快了传质效率。由XPS结果得出的三金属间的电子效应,对于催化剂的活性提升也很有利。通过循环伏安法和计时电流法的考察,该催化剂对甲醇具有很好的稳定性和催化活性,是商用Pd黑催化剂活性的40倍左右。(3)我们采用简单方法合成了介观花菜状Ag粒子,以此为还原剂合成了介观花菜状AgPd中空催化剂。SEM和TEM表征显示该催化剂仍保持花菜状粗糙表面,且由7-10 nm左右的小粒子构成。AgPd间的电子效应使得催化剂的催化活性得到了改善,中空结构暴露的大的比表面积和粗糙表面暴露的活性位点均有利于催化性能的增强。Ag的引入,使得催化剂易于吸附-OH,从而加快活性位点的释放。该材料的催化活性是商用Pd黑的30倍,并且表现出了很好的稳定性。

二、新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能(论文提纲范文)

(1)石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 超级电容器的概述
        1.1.1 背景介绍
        1.1.2 超级电容器的电极分类和储能机理
        1.1.3 超级电容器的电极材料
        1.1.4 超级电容器的电解质材料
    1.2 直接甲醇燃料电池的概述
        1.2.1 背景介绍
        1.2.2 直接甲醇燃料电池的原理及前景
        1.2.3 阳极催化剂的概述
    1.3 本课题的选题思路
    参考文献
第2章 尖晶石/石墨烯复合电极构筑非对称超级电容器
    2.1 背景介绍
    2.2 试剂及仪器
        2.2.1 主要化学试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 实验步骤
        2.3.1 氧化石墨烯的制备
        2.3.2 CoFe_2O_4/石墨烯复合物的合成
        2.3.3 三维Fe_3O_4/石墨烯水凝胶的合成
        2.3.4 电化学性能的测试
        2.3.5 材料的表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 CoFe_2O_4/石墨烯的表征及其电化学性能
        2.4.2 Fe_3O_4/石墨烯的表征及其电化学性能
        2.4.3 非对称超级电容器的性能
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 MnCo_2S_4颗粒原位锚定于氮、硫共掺杂的石墨烯制备高性能超级电容器电极
    3.1 背景介绍
    3.2 实验主要化学试剂
    3.3 实验步骤
        3.3.1 MnCo_2S_4/NSG的合成
        3.3.2 氮、硫共掺杂石墨烯(NSG)的合成
        3.3.3 电化学性能的测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 MnCo_2S_4/NSG的表征及其电化学性能
        3.4.2 NSG的表征及其电化学性能
        3.4.3 非对称超级电容器的性能
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 原位形成纤维素水凝胶应用于高性能柔性准固态超级电容器
    4.1 背景介绍
    4.2 实验主要化学试剂
    4.3 实验步骤
        4.3.1 CCH/NG和NG水凝胶的合成
        4.3.2 纤维素水凝胶前驱体水溶液的制备
        4.3.3 原位低温交联组装超级电容器
        4.3.4 电化学性能的测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 纤维素/NaOH水凝胶的表征
        4.4.2 纤维素/NaOH水凝胶在对称超级电容器中的性能
        4.4.3 纤维素/NaOH水凝胶在非对称超级电容器中的性能
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 原位组装基于“盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶电解质的准固态超级电容器
    5.1 背景介绍
    5.2 实验主要化学试剂
    5.3 实验步骤
        5.3.1 壳聚糖水凝胶前驱体溶液的制备
        5.3.2 原位交联组装超级电容器
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 “盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶的表征
        5.4.2 “盐包DMSO/H_2O”壳聚糖水凝胶在超级电容器中的应用
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 石墨烯上生长三元PtFeCo合金高效应用于甲醇电催化氧化
    6.1 背景介绍
    6.2 实验主要化学试剂
    6.3 实验步骤
        6.3.1 PtFeCo@G三元合金催化剂的制备
        6.3.2 电化学性能的测试
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 PtFeCo@G三元合金催化剂的制备与表征
        6.4.2 PtFeCo@G三元合金催化剂的电化学性能
    6.5 本章小结
    参考文献
第7章 光辅助还原合成对甲醇氧化具有优异活性的Pt@SnO_2/石墨烯三元催化剂
    7.1 背景介绍
    7.2 实验主要化学试剂
    7.3 实验步骤
        7.3.1 SnO_2/石墨烯(SnO_2/G)复合材料的合成
        7.3.2 光辅助还原合成Pt@SnO_2/G-PR复合材料
        7.3.3 化学还原合成Pt@SnO_2/G-CR复合材料
    7.4 结果与讨论
        7.4.1 Pt@SnO_2/G-PR催化剂的制备和表征
        7.4.2 Pt@SnO_2/G-PR催化剂的电化学性能
    7.5 本章小结
    参考文献
全文总结与研究展望
致谢
在读期间发表的学术论文

(2)晶面取向及酸处理对Pt基催化剂电催化性能影响的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 引言
    1.1 燃料电池简介
        1.1.1 燃料电池的发展概况
        1.1.2 燃料电池的分类
    1.2 直接乙醇燃料电池简介
        1.2.1 DEFC工作原理
        1.2.2 DEFC阳极反应基本过程及机理
    1.3 影响催化剂活性的因素
        1.3.1 过渡金属影响
        1.3.2 晶面取向影响
        1.3.3 粒径大小影响
        1.3.4 金属氧化物影响
    1.4 Pt基催化剂的制备方法
    1.5 直接乙醇燃料电池存在的问题
    1.6 选题的目的及意义
2 实验部分
    2.1 研究方案
        2.1.1 Pt基催化剂的制备及性能测试
        2.1.2 工作电极的制备
    2.2 实验原料与仪器
    2.3 材料结构表征
        2.3.1 物相检测(XRD)
        2.3.2 微观形貌(SEM/TEM)
        2.3.3 X光电子能谱(XPS)
        2.3.4 电化学测试
        2.3.5 电化学原位红外光谱
3 晶面取向对直接乙醇燃料电池阳极催化剂电催化性能的影响
    3.1 (100)晶面取向Pt/G催化剂的制备
    3.2 (100)晶面取向Pt/G催化剂的表征
        3.2.1 (100)晶面取向Pt/G催化剂的X射线衍射(XRD)表征
        3.2.2 (100)晶面取向Pt/G催化剂的透射电镜(TEM)表征
        3.2.3 (100)晶面取向Pt/G催化剂的电化学活性表面积表征
        3.2.4 (100)晶面取向Pt/G催化剂的乙醇循环伏安表征
        3.2.5 (100)晶面取向Pt/G催化剂的I-T曲线表征
        3.2.6 (100)晶面取向Pt/G催化剂的变温循环伏安曲线-阿伦尼乌斯方程
        3.2.7 (100)晶面取向Pt/G催化剂的衰竭循环伏安曲线表征
    3.3 本章小结
4 酸处理对直接乙醇燃料电池阳极催化剂电催化性能的影响
    4.1 酸处理AC-PtNi/G催化剂的制备
    4.2 酸处理AC-PtNi/G催化剂的催化剂的表征
        4.2.1 酸处理AC-PtNi/G催化剂的X射线衍射(XRD)表征
        4.2.2 酸处理AC-PtNi/G催化剂的扫描电镜及能谱(SEM+EDS)表征
        4.2.3 酸处理AC-PtNi/G催化剂的透射电镜(TEM)表征
        4.2.4 酸处理AC-PtNi/G催化剂的X射线光电子能谱(XPS)表征
        4.2.5 酸处理AC-PtNi/G催化剂的电化学活性表面积表征
        4.2.6 酸处理AC-PtNi/G催化剂的乙醇循环伏安表征
        4.2.7 酸处理AC-PtNi/G催化剂的I-T曲线表征
        4.2.8 酸处理AC-PtNi/G催化剂的变温循环伏安曲线-阿伦尼乌斯方程
        4.2.9 酸处理AC-PtNi/G催化剂的衰竭循环伏安曲线表征
        4.2.10 酸处理AC-PtNi/G催化剂的催化剂的原位红外光谱表征
    4.3 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(3)Pt基花状形貌催化剂可控合成及其催化性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 纳米材料的简介
    1.2 纳米材料的生长过程
        1.2.1 热力学控制
        1.2.2 动力学控制
    1.3 纳米材料的应用
    1.4 燃料电池简介
        1.4.1 燃料电池发展史
        1.4.2 燃料电池的分类
    1.5 直接乙醇燃料电池简介
        1.5.1 直接乙醇燃料电池的工作原理及阳极反应机理
    1.6 阳极催化剂研究现状
        1.6.1 一元催化剂
        1.6.2 二元催化剂
        1.6.3 多元催化剂
        1.6.4 非Pt催化剂
        1.6.5 不同形貌催化剂
    1.7 催化剂载体的研究现状
        1.7.1 炭黑
        1.7.2 炭纳米管
        1.7.3 石墨烯
    1.8 催化剂的制备
        1.8.1 浸渍还原法
        1.8.2 电化学沉积法
        1.8.3 胶体法
        1.8.4 模板法
    1.9 选题的目的和意义
2 实验部分
    2.1 实验药品及仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 纳米催化剂的制备
        2.2.2 工作电极制备
    2.3 催化剂的表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜(SEM)
        2.3.3 透射电镜(TEM)
        2.3.4 电化学测试
3 不同浓度KI条件下制备的催化剂的电化学性能研究
    3.1 催化剂的制备
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的XRD表征
        3.2.2 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的透射电镜(TEM)分析
        3.2.3 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的高倍透射及电子衍射分析
        3.2.4 花状形貌催化剂的形成过程分析
        3.2.5 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的扫描电镜(SEM)分析
        3.2.6 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的电化学活性表面积分析
        3.2.7 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的循环伏安分析
        3.2.8 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的计时电流(I-T)曲线分析
        3.2.9 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的稳定性分析
        3.2.10 Pt/G_((PNF))-1:x催化剂的阻抗分析
    3.3 本章小结
4 不同温度制备的催化剂的电化学性能研究
    4.1 催化剂的制备
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 不同温度制备的Pt纳米催化剂的XRD表征
        4.2.2 不同温度制备的Pt纳米催化剂的透射电镜(TEM)分析
        4.2.3 不同温度制备的Pt纳米催化剂的EDS能谱分析
        4.2.4 不同温度制备的Pt纳米催化剂的电化学活性表面积分析
        4.2.5 不同温度制备的Pt纳米催化剂的循环伏安分析
        4.2.6 不同温度制备的Pt纳米催化剂的计时电流(I-T)曲线分析
        4.2.7 不同温度制备的Pt纳米催化剂的稳定性分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(4)直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 直接乙醇燃料电池简介
        1.1.1 乙醇的物理化学性质及应用
        1.1.2 DEFC的工作原理
    1.2 催化剂的实验研究现状
        1.2.1 催化剂研究存在的问题
        1.2.2 不同晶面取向催化剂的研究进展
        1.2.3 合金催化剂的研究进展
    1.3 催化剂的理论研究现状
        1.3.1 甲醇在催化剂表面吸附的理论研究
        1.3.2 乙醇在催化剂表面吸附的理论研究
        1.3.3 CO在催化剂表面吸附的理论研究
    1.4 研究目的和研究内容
2 基本理论与计算方法
    2.1 量子化学发展及应用
    2.2 第一性原理计算理论
        2.2.1 密度泛函理论
        2.2.2 交换关联泛函
    2.3 计算软件简介
3 Pt低指数晶面上乙醇吸附机理的研究
    3.1 计算模型与方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 几何结构分析
        3.2.2 吸附能分析
        3.2.3 态密度分析
        3.2.4 功函数分析
        3.2.5 Bader电荷分析
        3.2.6 计算结果与实验研究对比
    3.3 本章小结
4 Pt_3Ni低指数晶面上乙醇吸附机理的研究
    4.1 计算模型与方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 几何结构分析
        4.2.2 吸附能分析
        4.2.3 态密度分析
        4.2.4 功函数分析
        4.2.5 Bader电荷分析
        4.2.6 计算结果与实验研究对比
    4.3 本章小结
5 Pt_3Ni和Pt低指数晶面上CO吸附机理的研究
    5.1 计算模型与方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 几何结构分析
        5.2.2 吸附能分析
        5.2.3 态密度分析
        5.2.4 Bader电荷分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(5)磷化去合金化制备多组分贵金属基催化剂及其醇类电催化氧化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 概述
    1.2 醇氧化反应概述
        1.2.1 甲醇燃料电池
        1.2.2 乙醇燃料电池
        1.2.3 乙二醇燃料电池
    1.3 载体材料
        1.3.1 介孔碳材料
        1.3.2 石墨烯
        1.3.3 碳纳米管
    1.4 贵金属催化剂
        1.4.1 铂基催化剂
        1.4.2 非铂基催化剂
    1.5 研究内容及意义
2 掺氮碳载体负载去合金化高钴含量Pt Pd Co用于乙二醇电催化氧化研究
    2.1 前言
    2.2 实验
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 催化剂的制备
        2.2.3 催化剂的物理表征
        2.2.4 催化剂的电化学测试
    2.3 结果与讨论
    2.4 结论
3 磷化去合金高钴含量PtCo用于乙二醇电催化氧化研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 催化剂的结构表征
        3.2.4 催化剂的性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 结论
4 磷化去合金高钴含量PdCo增强丙三醇电催化氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 催化剂的制备
        4.2.3 催化剂的结构表征
        4.2.4 催化剂的性能测试
    4.3 结果与讨论
    4.4 结论
创新与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(6)新型稀土-钯基催化剂对甲醇/甲酸电氧化的催化性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
    1.1 燃料电池概述
        1.1.1 燃料电池的发展历史
        1.1.2 燃料电池的分类
        1.1.3 燃料电池的优点
    1.2 直接甲醇燃料电池(DMFC)
        1.2.1 DMFC结构及工作原理
        1.2.2 DMFC发展现状及存在问题
    1.3 DMFC阳极催化剂研究现状
        1.3.1 DMFC阳极催化反应机理研究
        1.3.2 DMFC阳极催化剂材料研究现状
    1.4 直接甲酸燃料电池(DFAFC)
        1.4.1 DFAFC概述
        1.4.2 DFAFC反应机理
        1.4.3 DFAFC阳极催化剂研究进展
    1.5 稀土及稀土氧化物在DMFC/DFAFC阳极催化剂中的应用
        1.5.1 稀土元素概述
        1.5.2 稀土/稀土氧化物在DMFC/DFAFC中的应用
    1.6 催化剂载体材料的发展
        1.6.1 炭黑
        1.6.2 碳纳米管
        1.6.3 石墨烯
        1.6.4 其他载体材料
    1.7 本论文的选题意义及主要研究内容
第2章 实验简述
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 载体材料的处理
        2.2.1 多壁碳纳米管的活化
        2.2.2 aMWCNTs的表面修饰
    2.3 催化剂理化性能的表征
        2.3.1 X-射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)
        2.3.5 BET比表面积分析
    2.4 电化学性能表征
        2.4.1 电化学测试体系简介
        2.4.2 玻碳电极的制备
        2.4.3 电解液的准备
        2.4.4 循环伏安法(CV)
        2.4.5 线性扫描法(LSV)
        2.4.6 CO stripping法
        2.4.7 计时电流法(CA)
    2.5 本章小结
第3章 负载在炭黑载体上的Pd-Er及Pd-Yb催化剂在碱性介质中对甲醇直接电氧化的催化性能
    3.1 催化剂的制备
        3.1.1 Pd-Er催化剂的制备
        3.1.2 Pd-Yb催化剂的制备
    3.2 Pd-Er催化剂的表征与分析
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 TEM分析
        3.2.3 电化学性能分析
        3.2.4 XPS分析
        3.2.5 CA分析
    3.3 Pd-Yb/C催化剂的表征与分析
    3.4 本章小结
第4章 负载在碳纳米管材料上的Pd-Er催化剂在碱性介质中对甲醇直接电氧化的催化性能
    4.1 催化剂的制备
    4.2 Pd-4Er/aMWCNTs催化剂表征与分析
        4.2.1 aMWCNTs载体材料的BET分析
        4.2.2 XRD分析
        4.2.3 TEM分析
        4.2.4 电化学性能分析
        4.2.5 FTIR分析
    4.3 Pd-4Er/aMWCNTs-CS催化剂表征与分析
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 TEM分析
        4.3.3 电化学性能分析
        4.3.4 XPS分析
        4.3.5 CA分析
    4.4 本章小结
第5章 负载在Ti_4O_7上的Pd-Er催化剂对甲醇和甲酸直接电氧化的催化性能
    5.1 Pd-Er/Ti_4O_7对甲醇直接电氧化的催化性能
        5.1.1 催化剂的制备
        5.1.2 Pd-4Er/Ti_4O_7的催化活性表征
        5.1.3 原因分析
    5.2 Pd-Er/Ti_4O_7对甲酸直接电氧化的催化性能
        5.2.1 催化剂的制备
        5.2.2 Pd-Er/Ti_4O_7催化剂活性表征分析
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)基于Pt、Co的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的设计及性能研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 直接甲醇燃料电池概述
        1.1.1 直接甲醇燃料电池的结构和工作原理
        1.1.2 直接甲醇燃料电池目前主要的技术难题
    1.2 甲醇阳极氧化机理概述
    1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究现状
        1.3.1 贵金属基催化剂
        1.3.2 非贵金属基催化剂
        1.3.3 催化剂载体
    1.4 提升阳极Pt基催化剂催化甲醇氧化反应性能的方法
        1.4.1 合金化
        1.4.2 结构调控
        1.4.3 载体材料的掺杂处理和形貌调控
        1.4.4 光辅助
    1.5 选题思路与主要研究内容
    参考文献
第二章 Pt-Co_3O_4-CDs复合催化剂设计及电催化甲醇氧化性能的研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂
        2.2.2 CDs的合成
        2.2.3 Pt-Co_3O_4-CDs/C复合材料的合成
        2.2.4 仪器和表征
        2.2.5 电化学表征
        2.2.6 碳点表面羟基和羧基官能团的数量的测量
        2.2.7 直接甲醇燃料电池单电池性能评估
    2.3 结果与讨论
    2.4 结论
    参考文献
第三章 碳层负载Cu@CoO_x核-笼结构催化剂的设计及其电催化甲醇氧化性能的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂
        3.2.2 碳点的合成
        3.2.3 yCu@CoO_x-CLs复合材料的制备
        3.2.4 表征
        3.2.5 电化学表征
        3.2.6 吸附平衡实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌和结构表征
        3.3.2 电催化性能
        3.3.3 电催化机理的探究
    3.4 结论
    参考文献
第四章 光电级联增强Pt-Ti_3C_2T_x-TiO_2 复合材料电催化甲醇氧化性能的研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂
        4.2.2 Pt-Ti_3C_2T_x-TiO_2 催化剂的合成
        4.2.3 电化学表征
        4.2.4 瞬态光电压测试
        4.2.5 吸附平衡测试
        4.2.6 表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌和结构表征
        4.3.2 光电化学性能
        4.3.3 光辅助电催化甲醇氧化反应的机理
    4.4 结论
    参考文献
第五章 可见光辅助Pt-CNTs/TiO_2@Ti_3C_2T_x复合催化剂的甲醇氧化性能的研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂
        5.2.2 Ti_3C_2T_x的制备
        5.2.3 CNTs/TiO_2@Ti_3C_2T_x前驱体的制备
        5.2.4 Pt-CNTs/TiO_2@Ti_3C_2T_x复合催化剂的制备
        5.2.5 仪器与表征
        5.2.6 电化学表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 形貌和结构表征
        5.3.2 光辅助电催化性能
    5.4 结论
    参考文献
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文
致谢

(8)直接乙醇燃料电池钯基催化剂的制备及其性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池
        1.2.1 燃料电池的定义及分类
        1.2.2 燃料电池的工作原理
        1.2.3 燃料电池的发展历史与现状
    1.3 直接乙醇燃料电池
        1.3.1 酸型直接乙醇燃料电池及机理
        1.3.2 碱型直接乙醇燃料电池及机理
        1.3.3 酸-碱型直接乙醇燃料电池及机理
        1.3.4 直接乙醇燃料电池催化剂
        1.3.5 提高乙醇燃料电池阳极催化剂的思路
        1.3.6 催化剂的合成方法
    1.4 本论文的研究意义、思路和主要内容
第二章 实验方法
    2.1 实验试剂及仪器
        2.1.1 实验试剂与材料
        2.1.2 实验仪器与设备
    2.2 催化剂的制备方法
        2.2.1 Pd/Ni(OH)_2@C/NF催化剂的制备
        2.2.2 Pd/Co_3N-Ni_3N/CFC催化剂的制备
        2.2.3 Pd/NiFeP/NF催化剂的制备
    2.3 电催化剂结构表征
        2.3.1 X射线衍射分析仪
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 X射线光电子能谱仪
        2.3.5 拉曼光谱仪
        2.3.6 电感耦合等离子体原子发射光谱
    2.4 材料电化学性能表征
        2.4.1 电化学活性
        2.4.2 电化学活性面积
        2.4.3 电化学阻抗谱
        2.4.4 电化学稳定性
        2.4.5 抗CO中毒性
第三章 泡沫镍负载的Pd/Ni(OH)_2@C复合催化剂的制备、表征及电催化乙醇氧化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 实验用品和仪器
        3.2.2 材料的制备
        3.2.3 材料的结构表征
        3.2.4 催化剂材料电化学表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂Pd/Ni(OH)_2@C/NF的制备
        3.3.2 催化剂的XRD分析
        3.3.3 催化剂的拉曼光谱分析
        3.3.4 催化剂的形貌表征
        3.3.5 催化剂的XPS分析
        3.3.6 催化剂电化学活性面积
        3.3.7 催化剂电化学活性
        3.3.8 催化剂导电性
        3.3.9 催化剂的稳定性
        3.3.10 CO溶出实验结果
    3.4 本章小结
第四章 碳纤维布负载的Pd/Co_3N-Ni_3N催化剂的制备、表征及电催化乙醇氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 实验用品和仪器
        4.2.2 材料的制备
        4.2.3 材料的结构表征
        4.2.4 催化剂材料电化学表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂Pd/Co_3N-Ni_3N/CFC的制备
        4.3.2 催化剂的结构表征
        4.3.3 催化剂电化学活性面积
        4.3.4 催化剂电化学活性
        4.3.5 催化剂导电性
        4.3.6 催化剂的稳定性
        4.3.7 CO溶出实验结果
    4.4 本章小结
第五章 高分散Pd/Ni Fe P/NF催化剂的制备、表征及电催化乙醇氧化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 实验用品和仪器
        5.2.2 材料的制备
        5.2.3 材料的结构表征
        5.2.4 催化剂材料的电化学表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂Pd/Ni Fe P/NF的制备
        5.3.2 催化剂的结构表征
        5.3.3 催化剂电化学活性面积
        5.3.4 催化剂电化学活性
        5.3.5 催化剂导电性
        5.3.6 催化剂的稳定性
        5.3.7 CO溶出实验结果
    5.4 本章小结
全文总结及展望
    论文的主要结论
    论文的创新点
    工作展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(9)钯/碱式碳酸盐纳米复合催化剂的制备及其催化乙醇氧化性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池概述
        1.2.1 燃料电池发展历史
        1.2.2 燃料电池的特点
        1.2.3 燃料电池的分类
    1.3 直接液体燃料电池
        1.3.1 直接硼氢化钠燃料电池
        1.3.2 直接水和肼燃料电池
        1.3.3 直接甲酸燃料电池
        1.3.4 直接醇类燃料电池
    1.4 直接乙醇燃料电池
        1.4.1 直接乙醇燃料电池的工作原理
        1.4.2 直接乙醇燃料电池中存在的问题
    1.5 直接乙醇燃料电池的阳极电催化剂
        1.5.1 一元Pd催化剂
        1.5.2 二元Pd基催化剂
        1.5.3 三元Pd基催化剂
    1.6 本论文的选题背景和主要内容
第二章 实验与表征方法
    2.1 实验药品与使用仪器
        2.1.1 实验材料与试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 催化剂制备方法
    2.3 催化剂表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 X射线能量色散能谱
        2.3.5 X射线光电子能谱
        2.3.6 电感耦合等离子体原子发射光谱
    2.4 电化学体系
        2.4.1 电极
        2.4.2 电化学实验装置与仪器
    2.5 电化学性能测试方法
        2.5.1 循环伏安法
        2.5.2 计时电流法
        2.5.3 一氧化碳溶出实验
第三章 碳布负载的Pd/CCH纳米复合催化剂的制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 碳布的预处理、四氯钯酸溶液的配制
        3.2.2 Pd/CCH/CFC纳米催化剂的制备
        3.2.3 Pd/CFC和粉体Pd/C催化剂的制备
        3.2.4 催化剂的表征方法
        3.2.5 催化剂的电化学性能测试方法
    3.3 催化剂的形貌与结构表征
        3.3.1 Pd/CCH/CFC的形貌与结构表征
        3.3.2 Pd/CFC的形貌与结构表征
    3.4 催化剂的电化学性能测试
    3.5 本章小结
第四章 Pd/Ni Co-CH/CFC纳米复合催化剂的合成及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Pd/Ni Co-CH/CFC纳米催化剂的制备
        4.2.2 催化剂的表征方法
        4.2.3 催化剂的电化学性能测试方法
    4.3 催化剂的形貌与结构表征
    4.4 催化剂的电化学性能测试
    4.5 本章小结
全文总结与工作展望
    全文总结
    工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(10)自模板法制备介观钯基复合催化剂及其对醇类电催化氧化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 燃料电池概述
        1.1.1 燃料电池的发展
        1.1.2 燃料电池的优点
        1.1.3 燃料电池的分类
    1.2 直接醇类燃料电池
        1.2.1 工作原理
        1.2.2 研究现状
        1.2.3 目前存在的问题
    1.3 直接醇类燃料电池阳极催化剂
        1.3.1 Pt基催化剂
        1.3.2 Pd基催化剂
        1.3.3 醇类电催化氧化机理
    1.4 论文思路及主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 工作电极的制备
    2.4 电化学测试
第三章 TiO_2 负载中空AgPd合金催化剂的合成及其在燃料电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 TiO_2 负载中空AgPd合金(AgPd/TiO_2)催化剂的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 AgPd/TiO_2 催化剂的制备过程
        3.3.2 AgPd/TiO_2 催化剂的形貌表征
        3.3.3 AgPd/TiO_2 催化剂的结构表征
        3.3.4 AgPd/TiO_2 催化剂的催化性能考察
        3.3.5 AgPd/TiO_2 催化剂的稳定性考察
        3.3.6 AgPd/TiO_2 催化剂的抗毒化性能考察
    3.4 本章小结
第四章 介观中空AgPdPt合金催化剂的合成及其对于甲醇的电催化氧化
    4.1 引言
    4.2 介观中空AgPdPt合金催化剂的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 介观中空AgPdPt合金催化剂的制备过程
        4.3.2 介观中空AgPdPt合金催化剂的形貌表征
        4.3.3 介观中空AgPdPt合金催化剂的结构表征
        4.3.4 介观中空AgPdPt合金催化剂的催化性能考察
        4.3.5 介观中空AgPdPt合金催化剂的稳定性考察
        4.3.6 介观中空AgPdPt合金催化剂的抗毒化性能考察
    4.4 本章小结
第五章 介观花菜状AgPd中空催化剂的合成及其对于乙醇电催化氧化的研究
    5.1 前言
    5.2 介观花菜状AgPd中空催化剂的合成
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 介观花菜状AgPd中空催化剂的制备过程
        5.3.2 介观花菜状AgPd中空催化剂的形貌表征
        5.3.3 介观花菜状AgPd中空催化剂的结构表征
        5.3.4 介观花菜状AgPd中空催化剂的催化性能考察
        5.3.5 介观花菜状AgPd中空催化剂的稳定性考察
        5.3.6 介观花菜状AgPd中空催化剂的抗毒化性能考察
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 进一步工作方向
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

四、新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能(论文参考文献)

  • [1]石墨烯负载纳米金属活性电极材料和准固态凝胶电解质的研究[D]. 王宏飞. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [2]晶面取向及酸处理对Pt基催化剂电催化性能影响的研究[D]. 钱飞. 内蒙古科技大学, 2020(01)
  • [3]Pt基花状形貌催化剂可控合成及其催化性能研究[D]. 王杰. 内蒙古科技大学, 2020(01)
  • [4]直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究[D]. 景晓环. 内蒙古科技大学, 2020(01)
  • [5]磷化去合金化制备多组分贵金属基催化剂及其醇类电催化氧化研究[D]. 谭婷. 兰州交通大学, 2020(01)
  • [6]新型稀土-钯基催化剂对甲醇/甲酸电氧化的催化性能研究[D]. 华鼎. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020(02)
  • [7]基于Pt、Co的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的设计及性能研究[D]. 孙悦. 苏州大学, 2020(06)
  • [8]直接乙醇燃料电池钯基催化剂的制备及其性能研究[D]. 李辰. 华南理工大学, 2020(01)
  • [9]钯/碱式碳酸盐纳米复合催化剂的制备及其催化乙醇氧化性能研究[D]. 高豪. 华南理工大学, 2020(02)
  • [10]自模板法制备介观钯基复合催化剂及其对醇类电催化氧化研究[D]. 涂毛毛. 上海师范大学, 2020(07)

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新型 Pt-Sn/C 阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能
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