过渡金属(Ti,Mo)氧化物还原制备载体及电催化性能研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eriwu
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
燃料电池催化剂载体要求具有良好的导电性、较强的抗腐蚀性和较高的比表面积等特点,正是由于这些原因,目前对燃料电池催化剂载体的研究正越来越多的由碳类载体转向非碳载体。过渡金属化合物如Ti-O Magneli相化合物、Mo-O化合物及碳化物等以其较好的导电性或较强的抗腐蚀性而受到越来越多的关注,相关研究已成为燃料电池领域十分重要的课题。  还原过渡金属(Ti,Mo)氧化物制备导电Ti-O化合物、Mo-O化合物和Ti-C化合物的方法是目前被普遍采用的方法。针对这种制备方法,第一,从热力学计算角度入手,对过渡金属氧化物体系(Ti-O体系和Mo-O体系)进行了评估。以氧势递增原理和拟抛物线规则为基本原理,通过编程评估Ti-O体系24种化合物的标准吉布斯生成自由能发现,△fG0Ti24O47、△fG0Ti26O51和△fG0Ti28O55三个数据可能存在较大误差需重新评估替换。对3个评估后数据进行氧势递增原理的自洽检验,发现原有数据中Ti26O51的标准生成吉布斯自由能数据有误的可能性最大,可能正确的数据为△fG0Ti26O51=-18202.261±0.021 kJ/mol。同时应用编写的程序验证了文献中有关Mo-O体系热力学数据的评估结果,验证结果与文献一致。所得到的Ti-O体系和Mo-O体系的热力学数据为后续合成Ti-O Magneli相和Mo-OMagneli相化合物提供了重要的理论基础。  第二,以Mo-O体系热力学数据为基础,通过对纯MoO3进行一系列不同温度下的还原,摸索出在5% H2/Ar混合气中制备Mo-O Magneli相化合物Mo4O11的最佳条件为610℃,4h,并对MoO3的还原机理进行了合理的解释。为制备出粒径较小比表面积较大的Mo4O11,采用对MoO3进行修饰的方法,制备了MoO3@TiO2、MoO3@SnO2和MoO3@SBA-15三种复合物,但是还原后发现只能得到MoO2,对这类反应的机理也做出了合理的解释。  第三,首次制备了Mo4O11作载体的Pt/Mo4O11燃料电池催化剂,并用XRD、TEM和CV技术对Pt/Mo4O11的性质进行了表征。对Pt/Mo4O11与Pt black和商业Pt/C的CV测试结果表明,Pt/Mo4O11比Pt black具有更大的ECSA,同时,实验中还发现,在HC1O4和CH3OH体系中,与Pt black和商业Pt/C相比,Pt/Mo4O11具有更大的If/Ib值,这说明Pt/Mo4O11具有更好的抗中间产物中毒的性能。对Pt/Mo4O11的抗中间产物中毒的机理提出了合理的解释。同时稳定性测试结果显示,虽然Pt/Mo4O11的ECSA损失率较高,但是其电化学活性面积依然比Pt black要大的多,这说明Mo4O11作为燃料电池催化剂载体具有很好的优越性。  第四,以Ti-O体系的热力学数据为理论指导,优化了用钛酸四丁酯和硅酸四乙酯分别为钛源和硅源,两步法合成Ti-O Magneli相化合物的方法。HF刻蚀后制备出了比表面积可达62.0~88.5m2/g的Ti-O Magneli相(Ti4O7,Ti5O9 andTi6O11)化合物。同时,通过碳热还原法还原Ti-O-C前驱体,制备了TiC-C复合物,将其载Pt后制备了Pt/TiC-C催化剂,对其催化甲醇氧化性能进行了初步的探究,发现Pt/TiC-C催化剂比商业Pt/C具有更低的起始电位和更高的活性,值得继续研究。
其他文献
通过悬浮聚合法合成出了含甲基丙烯酸的高温发泡微球。在低温发泡微球满足不了需求的情况下,在传统丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的基础上,加入甲基丙烯酸单体大大提高了微球的发泡性
当前社会的发展,能源和环境问题是我们迫切需要解决的关键问题,而电动汽车的出现,正是缓解当前困境的良好途径。电动汽车目前主要采用锂离子电池作为动力源,但锂离子电池自身特
生物体是最为杰出的合成化学家。模拟生物合成策略对天然产物进行的合成实践称为仿生合成,它往往能为一些天然产物的全合成提供最为高效、快捷的合成路线。本论文的主要研究内
摘要:染料敏化太阳能电池因其低制造成本和良好的性能备受研究者关注,但是要使其商业化,其长期稳定性和效率都需进一步提高。因此,低成本、高性能、更稳定的新型聚合物敏化剂成为研究的热点之一。本论文是在已报道的分子PAC-01的基础上进行结构修饰,设计合成两个系列的双给体型共轭聚合物染料,并制备了电池器件。此外,通过系列内以及两个系列之间的比较,对其合成、表征与光电性能进行了系统研究,对染料结构与其光谱特
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
2-(2-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)光化学性能稳定,在紫外光照射下可以发生激发态分子内质子转移(Excited state intramolecular proton transfer, ESIPT)过程,引起烯醇式和酮式的互变异构,发射双重荧光峰,具有较大的斯托克斯位移,可用作荧光探针分子的荧光母体。本论文基于HBT荧光染料,利用ESIPT或ICT原理,分别设计合成了对亚硫酸根、氟离子具有专一
基于非共价键作用力的超分子化学在诸多领域展现了超高的应用价值,交叉涵盖了许多热门的研究领域。主客体化学,自包结又是其中极具重要性的研究方向。这门学科的研究重点及应用
随着环境污染和能源危机的加剧,人们迫切发展一种新的可再生清洁能源来代替传统的化石燃料。氢气具有来源丰富、燃烧产物无污染、燃烧热大等优点,成为新型能源中的研究热点,而储
摘要:本论文在固体红光有机染料和汞离子荧光探针分子方面进行了研究。以吩噻嗪结构单元作为电子供体,通过N-丁基-3-醛基吩噻嗪分别与2-氰甲基苯并噻唑、2-氰甲基苯并嗯唑、2-氰甲基苯并咪唑、邻羟基苯乙酮、丙二腈反应合成了五种固体红光有机染料,并用核磁共振、单晶衍射对其进行了结构表征。利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱研究了该系列化合物在氯仿、乙腈-水体系以及固体状态下的光谱性能。研究结果表明,该系列化
叠氮化合物是良好的炸药和火箭推进剂,在国防科技,工,农业生产,生命科学的研究,生物制药及杂环化合物的合成等方面应用前景广泛.该文经过大量的文献检索,叙述了甲酰和苯甲酰