理论计算铂基催化剂的活性
电解水制氢中钌基电催化剂的研究进展
电解水制氢中钌基电催化剂的研究进展姚俊杰;唐佳易;杨志娟;陈建;孙迎辉【摘要】能源枯竭引发了寻找替代能源的热潮,氢气作为一种清洁能源引起了人们的广泛关注,尤其关注于电解水制取氢气,因此开发高效、稳定、廉价的电解水析氢的催化剂就成为研究热点.本文综述了铂(Pt)族元素中最便宜的钌和钌基材料作为高效电催化剂在电解水析氢反应中的研究进展,展望了钌和钌基材料在电解水析氢反应中的产业化应用前景.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2019(023)003【总页数】6页(P151-156)【关键词】氢析出反应;电催化剂;钌基材料;进展【作者】姚俊杰;唐佳易;杨志娟;陈建;孙迎辉【作者单位】苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006;苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛 266590;苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2+11 引言近年来，全球人口爆炸造成对不可再生的化石能源的需求逐年增长，日益短缺的化石能源的及其使用过程中对环境造成的污染等问题，促使人类急切地寻找新型能源来替代这种传统能源[1,2]。
目前发展的一些新型可再生能源有风能、潮汐能、核能、太阳能和氢能等，其中，氢能因其具有可再生、重量轻和热值高等优点在众多可再生能源中脱颖而出[3-5]。
如何高效低能耗的制备氢气也就成为发展氢能的研究重点之一[6-7]。
其中，环保清洁的电解水制氢是近年来高速发展的一种制氢方法[8-10]。
电解水的本质是水的分解，如图1所示是电解水的简单示意图。
直接乙醇燃料电池_铂基和钯基电催化剂的研究
直接乙醇燃料电池_铂基和钯基电催化剂的研究直接乙醇燃料电池：铂基和钯基电催化剂的研究随着能源危机和环境污染问题愈发突出，新能源技术的发展备受关注。
直接乙醇燃料电池（Direct Ethanol Fuel Cell，简称DEFC）作为一种新型的无污染、高效能源转换技术，正逐渐成为人们关注的焦点。
DEFC是以乙醇为燃料的燃料电池，其相比传统的甲醇燃料电池具有更高的能量密度和更低的毒性。
然而，DEFC在商业化应用上仍面临一些挑战，其中最为突出的问题之一就是电催化剂的选择。
本文将重点介绍铂基和钯基电催化剂在DEFC中的研究进展，并探讨它们在电催化剂选择上的优缺点。
铂基和钯基电催化剂是目前DEFC中应用广泛的两种催化剂。
铂基电催化剂具有优异的催化性能和稳定性，能够有效地将乙醇氧化为二氧化碳和水。
然而，铂基催化剂价格昂贵，限制了DEFC的商业化应用。
为了解决铂基电催化剂的成本问题，研究人员开始探索替代催化剂，其中钯基电催化剂成为备受关注的替代品。
钯基电催化剂虽然比铂基电催化剂价格更为低廉，但其催化性能和稳定性相对较弱，仍需要进一步的优化。
目前，研究人员在改进催化剂的活性和稳定性方面采用了多种方法。
一方面，利用合金化技术将铂和钯与其他金属或非金属元素进行合金化，可以显著提升催化剂的活性和稳定性。
例如，可通过合金化与铂形成PtPd/C电催化剂来提高氧还原反应（ORR）的催化活性。
另一方面，控制催化剂的形貌和结构对其性能进行调控。
铂基电催化剂以不同形貌（如纳米颗粒、纳米线等）和结构进行制备，可以优化其电催化活性。
同时，研究人员还通过改变催化剂的表面性质和微观结构，提高催化剂对乙醇氧化反应（EOR）的催化活性。
除了铂基和钯基电催化剂的优化，催化剂载体的设计也是提高DEFC性能的关键因素之一。
传统的碳载体由于吸附活性较差、导电性较弱等问题，限制了电催化剂的活性和稳定性。
为了解决这一问题，研究人员提出了许多新型的载体材料。
铂基合金催化剂
铂基合金催化剂
铂基合金催化剂是指铂和其他金属元素组成的合金，在催化反应中发挥催化作用的物质。
由于单独的铂催化剂具有较高成本和缺乏稳定性等问题，因此以铂为主体，掺杂其他金属元素的铂基合金催化剂在催化剂领域得到了广泛应用。
铂基合金催化剂的制备方法较为多样，主要包括物理法、化学法、物理化学法等。
其中，物理法包括共沉淀法、沉积-还原法、溅射法等；化学法包括还原法、化学沉积法、溶胶-凝胶法等；物理化学法包括电化学沉积法、电化学合成法、燃烧合成法等。
各种制备方法的优缺点不同，可以根据具体应用需要选择相应的方法。
铂基合金催化剂的优点主要体现在以下几个方面：
1. 催化活性高：与单独的铂催化剂相比，铂基合金催化剂中添加其他金属元素可使催化剂的催化活性得到提升。
2. 抗中毒性能好：在某些催化反应中，铂基合金催化剂具有良好的抗中毒性能。
例如，添加钼元素的铂基合金催化剂可有效地抑制硫对催化剂的毒性。
3. 维持稳定性好：铂基合金催化剂具有较好的稳定性，可以在催化反应中长期维持催化活性。
4. 降低成本：铂基合金催化剂相比单独的铂催化剂可以降低成本。
1. 石油加工：铂基合金催化剂在石油加工过程中作为催化剂，可用于催化裂化、加氢、脱硝等反应。
3. 能源领域：铂基合金催化剂在能源领域中具有重要应用，例如可用于制备燃料电池中的阳极催化剂。
总之，铂基合金催化剂是具有广泛应用前景的催化剂，在多个领域中发挥重要作用。
未来，随着科学技术的不断发展，铂基合金催化剂的制备方法和应用领域将会逐步扩大。
质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试
质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试一、实验目的与内容1、了解质子交换膜燃料电池的工作原理和研究现状；2、掌握循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极技术（RDE）评价质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能的基本原理和操作过程；3、掌握电化学中三电极体系的基本概念，学会利用CV法测定铂基电催化剂的电化学活性表面积（ESA）；了解极限电流密度的概念，学会通过RDE技术研究铂基电催化剂的氧还原本征活性。
二、实验原理概述1、燃料电池技术进展及工作原理燃料电池(Fuel Cell)是一种在等温状态下直接将化学能转变成电能的电化学装置。
它不同于普通的二次电池，其工作过程是燃料和氧化剂分别在阳极和阴极上发生电化学反应，由电解质传导的离子和外电路的电子构成回路，从而将化学能直接转化成电能。
燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，自1839年英国科学家William Grove首次发现氢气在铂黑电极上的电化学氧化现象以来，人们对它的研究已有100多年的历史，但除了用于航天领域外，并未受到广泛关注。
自上世纪90年代开始，随着化石能源的枯竭和环境的日益恶化，人们对燃料电池的研究热情也随之高涨，也取得了巨大的进步。
目前，全世界约有20多个国家已投入巨额经费用于燃料电池的研究开发，技术处于领先的国家为美国、日本和欧盟，其中美国把燃料电池列为国家发展的27个关键技术之一，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首。
燃料电池之所以成为研究热点，主要是基于以下优点：(1) 能量转换效率高。
由于燃料电池反应过程中不涉及燃烧，不经过热机转换过程，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，可高达60-80%。
(2) 环境友好。
由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过燃烧过程，所以它几乎不排放NOx和SOx和颗粒物，减轻了对大气的污染。
而且燃料电池CO2排放量也比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应有重大意义。
(3) 比能量或比功率高。
铂基催化剂的毒化机理研究
铂基催化剂的毒化机理研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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铂解离氢的活化能
铂作为催化剂在解离氢气过程中的活化能相对较低，这使得它成为优秀的催化剂材料。
铂（Pt）是一种贵金属，因其独特的电子结构而在催化反应中表现出极高的活性。
特别是在氢的吸附和解离过程中，铂能够提供一个适中的能量势垒，既不会使得氢原子吸附过紧而难以脱离，也不会因吸附过松而使氢原子容易逃脱，从而有效促进氢分子的解离。
这一特性使得铂在众多催化反应，如氢化、脱氢和燃料电池中的氢氧化反应（HER）等过程中具有重要的应用。
具体到铂解离氢的活化能数值，通常需要通过实验测定获得，因为它受到诸多因素的影响，包括铂的表面结构、温度、压力以及是否存在其他物质的干扰等。
在理论研究中，科学家们会采用计算化学方法来模拟并估算这些能量参数。
铂基电催化剂的制备及性能研究的开题报告
铂基电催化剂的制备及性能研究的开题报告一、选题背景随着能源危机的严重化和环境问题的凸显，寻找清洁、高效、可再生的能源已经成为当今全球一个重要的研究热点。
氢氧化物燃料电池（fuel cell）由于其高效、无污染和可再生等特点，被认为是最有潜力的新型能源环保技术之一。
然而，由于其高成本和技术难度，目前仍然无法实现商业化应用。
在氢氧化物燃料电池中，电催化剂是非常重要的一环，直接关系到其性能的高低。
如今，铂基电催化剂是氢氧化物燃料电池的主要催化剂，但铂是一种稀有金属，其开采和工艺成本极高，因此非常需要寻找一种低成本、高效的替代材料。
二、研究目的本研究旨在通过制备不同形态和组成的铂基电催化剂来探究其对氢氧化物燃料电池性能的影响，为开发更为高效、低成本的氢氧化物燃料电池电催化剂提供理论参考和实验基础。
三、研究内容1.制备不同形态和组成的铂基电催化剂；2.采用XRD、TEM、SEM等分析手段对所制备的电催化剂进行表征；3.通过循环伏安法、计时安息法等方法对催化剂的电催化活性进行测试；4.对不同形态和组成的铂基电催化剂的电催化活性进行比较研究。
四、研究意义本研究可以探究不同形态和组成的铂基电催化剂对氢氧化物燃料电池性能的影响，为寻找更为低成本、高效的替代材料提供理论和实验基础，具有重要的研究价值和实际意义。
五、预期成果1.成功制备不同形态和组成的铂基电催化剂；2.探究不同形态和组成的铂基电催化剂对氢氧化物燃料电池性能的影响；3.发现一种高效、低成本的氢氧化物燃料电池电催化剂。
六、研究方法1.采用化学还原法、电化学沉积法等方法制备铂基电催化剂；2.采用XRD、TEM、SEM等分析手段对所制备的电催化剂进行表征；3.采用电化学分析法对电催化剂的电催化活性进行测试。
七、研究难点1.如何制备形态和组成各异的铂基电催化剂；2.如何准确、全面地测试电催化剂的电催化活性。
八、论文结构第一章：绪论1.1 研究背景1.2 研究目的和意义1.3 研究内容1.4 研究方法第二章：铂基电催化剂的制备2.1 化学还原法2.2 电化学沉积法2.3 其他制备方法第三章：电催化剂的表征3.1 X射线衍射分析3.2 透射电镜分析3.3 扫描电子显微镜分析第四章：电催化活性的测试4.1 循环伏安分析4.2 计时安息法分析4.3 其他测试方法第五章：结果与分析第六章：结论参考文献。
铂基纳米催化剂的制备与催化性能研究
铂基纳米催化剂的制备与催化性能研究引言：催化剂是化学反应中至关重要的组成部分，可以提高反应速率和选择性。
其中，铂基催化剂因其优异的电催化性能在许多领域得到广泛应用，如能源转化、环境保护和有机合成等。
在过去的几十年里，随着纳米技术的快速发展，铂基纳米催化剂备受关注，因其高比表面积和特殊的催化性能而被认为是未来催化剂研究的重要方向。
一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备铂基纳米催化剂的方法。
通过将金属前体与溶胶剂混合，并加入适量的表面活性剂或分散剂，在适当的条件下进行高温煅烧，得到均匀分散的纳米颗粒。
此法制备的铂基纳米催化剂具有较高的比表面积和催化活性。
2. 水热法水热法是另一种常用的制备方法，通过在高温高压的水环境下进行反应，使金属盐类和还原剂发生化学反应，形成纳米颗粒。
水热法制备的铂基纳米催化剂具有较高的结晶度和催化活性，适用于某些特殊反应。
二、催化性能研究1. 电催化性能铂基催化剂在电催化反应中具有优越性能，如电解水制氢、燃料电池和电化学合成等。
研究表明，铂基纳米催化剂具有较大的比表面积和更多的表面活性位点，可以提高反应速率和催化活性。
2. 催化选择性除了反应速率，催化剂的选择性也非常重要。
铂基纳米催化剂具有可调控的结构和表面形貌，可以通过调整催化剂的晶体结构和表面组分来改变其催化选择性。
例如，在有机合成中，通过控制铂基纳米催化剂的粒径和形状，可以实现对目标产品的高选择性合成。
3. 抗中毒性在一些催化反应中，如燃料电池和汽车尾气处理中，催化剂易受中毒物质的影响，导致催化活性降低。
铂基纳米催化剂由于其高比表面积和分散性，具有更好的抗中毒性能。
研究表明，纳米尺寸的铂颗粒能够减少中毒物质的吸附和固定，提高催化剂的稳定性和寿命。
结论：铂基纳米催化剂的制备与催化性能研究是当前催化剂研究的热点和挑战。
通过不同的制备方法，可以得到具有不同形貌和结构的纳米颗粒。
同时，铂基纳米催化剂具有较高的催化活性、可调控的催化选择性和更好的抗中毒性能。
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理论计算铂基催化剂的活性
2016-09-16 12:16来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
理论计算铂基催化剂的活性早期关于Pt基合金ORR催化剂的理论研究主要侧重于活性的考虑，以氧原子或含氧物种的吸附能为判据，依据Sabatier原则寻找高活性的合金催化剂. 对于ORR而言，Pt处于“活性-氧吸附能”火山图的强吸附支，因而比纯Pt表面对氧吸附弱的合金活性更好.最近，Greeley 等以氧原子吸附能和合金形成能作为判据，同时对Pt基合金催化剂的氧还原活性和稳定性进行设计. 如前所述，除活性和稳定性外，低Pt含量是对燃料电池ORR催化剂的另一要求. 表面富Pt而体相贫Pt的核壳结构是实现低Pt合金催化剂的一个重要途径.利用合金的表面偏析过程是制备表面富Pt催化剂的常用方法之一.
武汉大学化学与分子科学学院欧利辉等人提出以合金形成能、Pt表面偏析能和氧原子吸附能作为依据筛选具有高活性和高稳定性的表面富Pt氧还原合金催化剂. 利用DFT计算对Pt与各种过渡金属形成的合金的热力学、表面化学和电子性质进行了系统研究，在此基础上预测Pt-V，Pt-Fe，Pt-Co，Pt-Ni，Pt-Cu，Pt-Zn，Pt-Mo，Pt-W等合金可能具有好的氧还原催化活性和
稳定性. 所预期的大部分催化剂已有文献研究结果支持. 另外，Pt-Zn和Pt-Mo体系目前报道尚不多，值得进一步的细致研究.。