碳载合金IrM(M=Fe,Ni,Co)纳米颗粒催化酸性与碱性介质中氢氧化反应(英文)

来源 :催化学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangxin_ctbri
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
质子交换膜燃料电池(PEMFC)因能量转化率高、电流密度大、对负荷响应快及环境友好等优点而应用前景广阔.然而,Pt基催化剂的大量使用使得PEMFC成本居高不下,阻碍了其商业化进程.金属Ir具有良好的稳定性和相比Pt较低的成本,可替代金属Pt催化燃料电池阳极氢氧化反应.但是,Ir基催化剂的催化活性比Pt低,难以满足商业化要求.通过合金调控Ir纳米晶的电子结构和几何结构是降低Ir用量、提高Ir催化剂氢氧化活性的有效方法.本文研究了Ir基合金纳米晶中合金元素(Fe,Ni,Co)所产生的合金效应在酸碱性介质中对催化氢氧化的影响.采用溶剂蒸发-氢气还原法合成了具有相近合金度且平均粒径小于5 nm的Ir Fe,Ir Ni和Ir Co纳米合金催化剂.电化学测试表明,Ir Ni合金催化剂具有最高的催化氢氧化活性.在酸性介质中,Ir Ni合金催化剂的质量比活性达到152 A/gIr(@0.1 V vsRHE),高于Ir Fe(146 A/gIr)和Ir Co(133 A/gIr)合金催化剂以及商业化Pt/C催化剂(116 A/gPt).而在碱性介质中,Ir基合金催化剂活性较酸性介质中低,各合金催化剂优劣次序与酸性介质中一致.结构分析表明,合金化致使Ir晶格收缩,收缩程度以Ir Fe,Ir Ni和IrCo的顺序依次降低.Ir Ni合金催化剂中Ni合金元素诱导Ir发生晶格收缩适中,使催化剂与中间物种(H_(ad),OH_(ad))的相互作用适度,从而获得最优的催化性质.另外,合金效应在不同pH介质中影响不一:在酸性介质中,由合金元素(Fe,Ni,Co)导致的Ir–H_(ad)相互作用弱化是提高氢氧化活性的主要原因;在碱性介质中,催化剂表面的亲氧效应决定了电极表面的OH_(ad)吸/脱附性质和H_(ad)表面覆盖度,从而影响催化氢氧化活性. Due to the advantages of high energy conversion rate, high current density, fast response to load and environmental friendliness, proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have a wide application prospect.However, the large use of Pt-based catalysts makes PEMFCs cost prohibitive Commercialization.Metal Ir has good stability and low cost compared with Pt, which can replace the anode hydrogenation reaction of Pt catalytic fuel cell.However, the catalytic activity of Ir-based catalyst is lower than that of Pt, which is difficult to meet the commercial requirements. The electronic structure and geometrical structure of Ir nanocrystals are controlled by the alloy, which is an effective way to reduce the amount of Ir and improve the activity of Ir catalysts. In this paper, the effect of alloying elements (Fe, Ni, Co) The effect of hydrogenation on the catalytic hydrogenation in acidic medium was studied.The Ir Fe, Ir Ni and Ir Co nano-alloy catalysts with similar alloy degree and average particle diameter less than 5 nm were synthesized by solvent evaporation-hydrogen reduction method.The results of electrochemical tests , Ir Ni alloy catalyst has the highest catalytic hydrogenation activity.In the acidic medium, the Ir Ni alloy catalyst has a specific activity of 152 A / gIr (@ 0.1 V vsRHE), higher than that of Ir Fe (146 A / g-Ir) and Ir-Co (133 A / g-Ir) alloy catalysts and commercial Pt / C catalysts (116 A / g Pt) .In alkaline medium, the activity of Ir-based alloys was lower than that in acidic medium. The order is the same as that in acidic medium.The structural analysis shows that the alloying causes the Ir lattice to shrink and the degree of shrinkage decreases in order of Ir Fe, Ir Ni and IrCo.The Ni alloy elements in the Ni-Ni alloy catalyst induce moderate lattice shrinkage, (H_ (ad), OH_ (ad)) moderately to obtain the best catalytic properties.In addition, the effect of the alloy in different pH media have different effects: in acidic medium, the alloying elements The weakening of the Ir-H_ (ad) interaction caused by Fe, Ni, Co is the main reason to increase the hydrogenation activity. In alkaline medium, the oxygen affinity of the catalyst surface determines the OH_ (ad) Desorption properties and H_ (ad) surface coverage, thus affecting the catalytic hydrogenation activity.
其他文献
2009年1月7日,一架波音737客机出现在厦门市工商旅游学校的广场上,该飞机正处在最后的装饰阶段,将于数日后正式作为教具,走进该校空乘专业学生的课堂。据了解,这样的空乘教学
期刊
毫米波/亚毫米波频段在现代无线通信中具有显著的优势,近年来毫米波/亚毫米波段的器件和模块发展迅速。而在这个频段的电路系统中,肖特基二极管有着十分广泛的应用。不论是在集成电路接收系统中的混频器,还是在固态源组件中的倍频器,肖特基二极管都处于主流地位。随着毫米波/亚毫米波技术的发展,需要更高频率、高功率的组件来满足需求,要求肖特基二极管的功率和频率处理能力提高。氮化镓材料由于其具有宽禁带以及高击穿电压
近年来,随着世界范围内"汉语热"的兴起,孔子学院抢抓机遇,快速布局,实现了跨越式发展,成为中华文化"走出去"的重要平台和闪亮品牌。全球孔子学院开展了大量汉语教学和文化活动,中
本文探讨了政府竞争格局下行业规模报酬递增的机制。我们发现,经典的规模报酬递增机制会导致垄断竞争条件下的厂商均衡数目减少,因而规模效率的提高与重复建设不可能同时出现
非晶合金具有高磁导率、低矫顽力、低损耗的优势,将其应用于电磁装置以提升性能成为当前的研究热点。针对非晶材料在高速电机中的效率提升已有许多研究,为研究较低转速下非晶
仙人掌植物对培养土的要求比较严格。一般只能通过根部从土壤中吸取水分、养分和空气。因此,要求培养土必须疏松、肥沃,排水良好。切忌粘重、积水,否则引起发育不良和根部腐
期刊
教师是教书和育人的具体执行者和组织者。十一届三中全会以来,尊师重教在全国蔚然成风,教师的待遇和社会地位也在逐步提高。在全国人民尊重教师、尊重知识的氛围中,在经济建
期刊
目的了解南昌大学大学生的体质健康状况,探究不同体质指数水平对大学生体质健康的影响。方法按照2014年修订的《国家学生体质标准》的要求,分别于2014年和2015年对南昌大学前
【正】 “从形而上学的思维复归到辩证的思维”(恩格斯)是不可避免的。我的发言试图探讨将“模糊数学”的方法移植到戏剧领域中来的可能性,以及转变导演的思维方法,提高思维
<正>崇尚"一死报道"像日军士兵普遍渴求在战场建功一样,当时绝大部分日军随军记者也崇尚"敬业精神",在前线亡命工作,拍发"沾满鲜血的战地记事"——按日本新闻行业的标准,这样
期刊