氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能 研究进展
铜／氧化锆催化剂的制备及应用研究进展
苯 乙烯装置 过 热器组 的改 进 ＝Ｉ ｒｍｅｔ ｆ ｈ ｅｔ ｘｈｎｅｓ ｎ ｍｐｏ ｎ ｅｈａ ｅｃａｇｒ ｏ ｏｔ － ｓ ｒｎ ｕ ｍｅｔ ，中］ 张 中清 ｔ ｅｅ ｑ ｉ ｎ 旰Ｕ ｙ ｅ ｐ ／ ，王 正方 。 勇 。，王 ，石 斌 ，
曲大 伟。１ （． 通用 机械 研究 院 ，合￣２ ０ ８ ；２中国石 油大 学机 合肥 ３０ ８ ． 电工程 学 院，东 营２７ ６ ：３ 鲁石 化公 司机 械厂 ，淄 博２５ ０ ： ５０ １ ． 齐 ５ ４０ ４山东新 华 医疗 器械 股份 有 限 公 司， 淄博 ２５０ ）∥压 力 容 器 ． ． ５０ ０ 一
的 热 点． 并着 眼 于３ 种气 ／ 液界 面 膜接 触 分 离过 程 （ 吸收 、膜 蒸 膜 馏 、膜结 构填料 替代 ） 废气 、废水 等环境 治理 与化 工分 离方 面 的 在 研 究 ，从膜 接触 器 结构 、膜 材 料 、传 质 、分离 效 率等 方面 详 细 分 析和 探讨 了三种 膜过 程 的分 离特 点 ， 并对 其作 用原 理 、操 作 参数 及分 离性 能进行 了综 合 比较 ． 图６ 参 ３ （ 文勇 ） 表３ ５ 张 关键 词 ：膜接触 器 ；气／ 液界 面
（） ５ ～ ５ ３． Ｏ ４，７ 一 Ｏ
水 滑 石类 插 层 组 装功 能 材 料 ＝Ｆ ｎｔ ｎ ａ ｒ ｓｏ ｔ ｃ ａ ｄ ｕｃｏ ａ ｍ ｔ ｉ ｆｉ ｅ ａ ｔ ｉ ｌ ｅａ ｌ ｎ ｒｌ ｅ ａｓｍ ｌ ｇｌ ｅｅ ｏｂｅｈｄｏ ｉ ｓ旰Ｕ ｓ ｂｉ ｙｒｄｄｕ ｌ ｙｒｘ ｅ ｅ ｎ ａ ｄ ，中］ 陆军 ，刘 晓磊 ，史 ／ 文 颖 ，王心 蕊 ，卫 敏 ，段 雪 （ 京化工 大学 化工 资源 有效 利用 国家 北 重 点实验 室 ，北 京 １０ ２） ０ ０９ ∥石 油化 工 ． ２ ｏ ，３ （） ５ ９ ４ 一 ０８ ７ ６． ３～５ ７ 一 水滑 石 类 （Ｄ ｓ 化 合 物是 一类 典 型 的阴离 子 型层状 材 料．Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ） Ｄ ｓ 的 构筑 单元 和 结 构的 可控 性和 多 样 性 ，为此 类材 料 的应 用 研究 提 供 了广 阔前 景． 以 Ｌ Ｈ 的层 状 结构和 可插 层性 为线 索 ，介绍 了 Ｄ ｓ Ｌ Ｈ 的 结构特 征和 制备 化学 ， Ｄ ｓ 讨论 了阴离 子插 层 Ｌ Ｈｓ Ｄ 的组装 原 理和 主一 体相 互作 用 ， 基 于主体 层板 调控 及 主一 客 对 客体 相互 作用 的 多种 插层 Ｌ Ｈｓ功 能材 料 的制备 和应 用进 行 了综述 ，并对 Ｌ Ｈｓ Ｄ Ｄ 的结 构创 新和 制备 技术 的研 究方 向进 行 了展望 ． 图２ ４（ 治泉） 参９ 李 关键词 ：水滑 石类化 合物 ；插层 组装 ；功能材 料：主一 体相互作 用 客
新型电催化氧还原催化剂的研究
新型电催化氧还原催化剂的研究氧还原反应（ORR）是一种广泛存在于工业和环境应用中的重要反应。
为了促进环境的可持续发展和提高能源利用效率，寻找高效的ORR催化剂成为一个世界性的研究课题。
当前，电催化还原催化剂已成为研究的热点领域之一，因其具有高效、环保和可持续等特性，备受关注。
新型电催化氧还原催化剂的研究可以从催化剂的主要种类、结构特征、制备方法和优化设计等方面展开讨论。
一、主要种类当前广泛研究的ORR催化剂主要有贵金属催化剂（如Pt，Au，Pd等）、非贵金属催化剂（如Fe，Co，Ni等）和碳基催化剂等。
其中，贵金属催化剂被认为具有最高的活性和稳定性，但是制备成本高、稀缺性大等问题制约了其广泛应用。
非贵金属催化剂则相对便宜，但具有活性较低、稳定性以及电化学性能等问题。
碳基催化剂因其良好的生物兼容性、可再生性和较高的催化活性等特点已逐渐成为ORR催化剂研究的主要方向之一，对其研究的趋势不断增强。
二、结构特征催化剂的结构特征对其催化性能具有至关重要的影响。
常见的ORR催化剂具有不同的晶体结构、表面形貌和晶格畸变等，这些特性对其电化学性能产生显著影响。
例如，有研究表明，Pt催化剂表面有更多的奇异位点，能够增强其ORR活性。
另外，纳米结构的催化剂也被证明表现出更高的活性，这是基于量子效应和表面效应的研究结果。
三、制备方法催化剂的制备方法也对其催化性能产生重要影响。
常用的制备方法包括化学还原法、物理气相沉积法、甲烷热解等。
目前，大多数研究依靠与不同混合物和材料的溶液混合，然后经过物理或化学手段进行制备。
例如，一种新型的组装合成方法能够在水体系中生成一种具有高ORR活性的多孔碳基催化剂。
四、优化设计在ORR催化剂的设计和制备过程中，优化设计的策略也越来越受到关注。
例如，根据催化剂表面的缺陷、杂质、异质性等效应，可以对催化剂进行建模分析和系统设计。
另外，笫一性的控制和笫二性的控制也被认为是优化设计中的有效策略。
浅谈燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展
浅谈燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展一、催化剂的基本原理燃料电池是一种通过将化学能转换为电能的装置，其中氧还原反应是其核心反应之一。
在燃料电池的阴极上，氧气分子在催化剂的作用下发生还原反应，释放出电子并结合质子生成水。
在传统的燃料电池中，常用的阴极氧还原催化剂是铂和其合金材料。
铂等贵金属催化剂价格昂贵，资源有限，因此燃料电池阴极氧还原催化剂的研究主要集中在寻找替代材料或构筑新型结构的催化剂上。
二、研究现状近年来，燃料电池阴极氧还原催化剂的研究取得了一系列重要进展。
一方面，通过掺杂、合金化、复合等方法，已经成功地制备出了一系列具有良好氧还原活性和稳定性的非贵金属催化剂。
铁、镍、钴基催化剂及其氧化物等，在氧还原反应中表现出良好的催化性能。
碳材料也常用作载体，通过调控碳材料的晶相结构、孔径大小和表面性质，能够显著提高催化剂的活性。
纳米技术的发展为燃料电池阴极氧还原催化剂的研究提供了新的思路和方法。
纳米催化剂具有较大的比表面积和较短的传质路径，能够显著提高催化剂的活性和稳定性。
纳米颗粒、纳米线、纳米孔等纳米结构的催化剂，具有优异的氧还原活性和电化学性能。
通过调控催化剂的形貌、尺寸和晶相等因素，还能够进一步提高催化剂的性能。
三、未来发展趋势燃料电池阴极氧还原催化剂的研究虽然取得了一系列重要进展，但依然面临着许多挑战。
一方面，大部分非贵金属催化剂的活性和稳定性仍然不及铂基催化剂，因此需要进一步提高非贵金属催化剂的性能。
非贵金属催化剂的制备成本也需要进一步降低，以满足实际应用的需求。
纳米催化剂的合成和表征技术还有待进一步完善，以有效控制催化剂的形貌、尺寸和晶相等因素。
对于燃料电池阴极氧还原催化剂的实际应用也需要进一步研究，包括催化剂的耐久性、毒物耐受性、水和二氧化碳的耐受性等。
燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展是一个长期而艰巨的任务，但随着材料科学和纳米技术的不断发展，相信燃料电池阴极氧还原催化剂会迎来更加广阔的发展前景。
氧化锆制备技术的研究现状与进展
氧化锆制备技术的研究现状与进展张铭媛1, 2，康娟雪1, 2，普婧1, 2，黄秀兰1, 2，段利平1, 2，彭金辉1, 2, 3，陈菓1, 2, 3, *（1.云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室，云南民族大学，云南昆明650500；2.云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心，云南民族大学，云南昆明650500；3. 非常规冶金教育部重点实验室，昆明理工大学，云南昆明650093）摘要：氧化锆被广泛用作高温、负载及侵蚀性介质条件下的抗磨损结构构件，对工业生产具有重要意义。
现今生产氧化锆的稳定化制备工艺较多，现对几种常见的制备氧化锆的生产技术进行了介绍，并分析了这些制备技术的优势，化学法制备出的氧化锆粒径分布均匀且方法简单易行。
溶胶-凝胶法生产的氧化锆粒径小、单分散性能优异。
水热法生产出的氧化锆粒径小、纯度高。
电熔法生产的氧化锆杂质含量低，致密度高且生产工艺简单。
微波热处理制备的氧化锆反应时间短、升温速率快、能耗小。
氧化锆的多种制备工艺技术使得其性能应用更加的多样化。
关键词:氧化锆；化学法；溶胶-凝胶法；水热法；电熔法；微波热处理中图分类号：TF841.4文献标识码：A 文章编号：Research status and progress of zirconia preparationtechnologyZHANG Mingyuan 1, 2, KANG Juanxue 1, 2, PU Jing 1, 2, HUANG Xiulan 1, 2,DUAN Liping 1, 2, CHEN Guo 1, 2, 3, *(1. Key Laboratory of Resource Clean Conversion in Ethnic Regions, Education Departmentof Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China;2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilizationin Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China; 3. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunnan, 650093, China)Abstract:Zirconia was widely used as an anti-wear structural element under high temperature, load and aggressive media conditions and was of great importance to industrial manufacture. The current manufacture of zirconia was more stabilization of the preparation process, several common preparation of zirconia manufacture technology were introduced and analyzed the advantages of these preparation techniques, the zirconium oxide prepared by chemical method uniform particle size distribution and the method was simple and easy to do. Sol-gel method to produce fine powder particles, monodisperse excellent stability of zirconia powder. Hydrothermal production of zirconium oxide was small particle size, high purity. Fused zirconium oxide produced by low content of impurities, high density and production process was simple. Zirconia prepared by microwave heat treatment has short reaction time, fast heating rate and low energy consumption. The various preparation technology of zirconia makes its application more diversified.Keywords:zirconia; chemical method; sol-gel method; hydrothermal method; electrofusion; microwave heat treatment1前言氧化锆（ZrO2）是一种耐高温、耐腐蚀、高硬度的一种材料。
钴-镍-氧化锆催化剂
钴-镍-氧化锆催化剂1. 引言1.1 背景介绍钴-镍-氧化锆催化剂是一种在催化领域中备受关注的新型材料，具有很高的应用潜力。
钴、镍和氧化锆是三种非常重要的金属元素，它们在催化剂领域有着广泛的应用和研究价值。
钴和镍是常见的过渡金属元素，具有良好的催化活性和选择性，而氧化锆是一种重要的载体材料，具有良好的热稳定性和机械强度。
近年来，随着环境污染和能源危机的日益严重，人们对高效、环保的催化剂需求日益增加。
钴-镍-氧化锆催化剂以其优良的催化性能和稳定性受到了研究者们的广泛关注。
通过合理设计和调控，钴-镍-氧化锆催化剂能够在各种催化反应中展现出出色的性能，为解决环境污染和能源危机提供了新的途径。
本文旨在系统介绍钴-镍-氧化锆催化剂的制备方法、表征技术、应用领域、性能优势和发展前景，以期为相关研究提供一定的参考和指导。
通过对钴-镍-氧化锆催化剂的深入研究，我们有望为推动催化剂领域的技术创新和产业发展做出贡献。
【未完，剩余文字请点击“继续阅读”查看】.1.2 研究目的本文旨在探讨钴-镍-氧化锆催化剂在催化领域中的应用及性能优势。
具体研究目的包括：研究钴-镍-氧化锆催化剂的制备方法，探究其合成过程中的关键参数和条件；对钴-镍-氧化锆催化剂进行表征，分析其物理化学性能和表面结构特征；进而探讨钴-镍-氧化锆催化剂在不同催化反应中的应用情况以及催化活性和稳定性表现；总结比较钴-镍-氧化锆催化剂与其他常见催化剂的性能优势，并展望其在环境保护、能源转化和化工生产等领域中的广阔应用前景。
通过系统的研究与分析，旨在为钴-镍-氧化锆催化剂的开发和应用提供科学依据和技术支持，推动该领域的进一步发展和创新。
1.3 研究意义钴-镍-氧化锆催化剂具有重要的研究意义。
钴-镍-氧化锆催化剂在催化领域具有广泛的应用前景，可以用于氧化反应、还原反应、甲烷催化裂解等多种反应中。
其高效的催化活性和稳定性使其成为当前研究的热点之一。
钴-镍-氧化锆催化剂在环境保护和资源利用方面也具有重要意义。
【精品文章】一文了解Cu-ZrO2催化剂制备方法及应用
一文了解Cu/ZrO2催化剂制备方法及应用
氧化锆是常用的催化剂载体之一，是具有酸、碱性及氧化、还原性的金属氧化物，同时又是P型半导体，易产生空穴，可与活性组分产生较强的相互作用。
因此以Cu/ZrO2为载体的过渡金属催化剂，可以代替部分昂贵的稀有贵金属，具有明显的经济效益。
下面小编简要介绍Cu/ZrO2催化剂制备方法及应用。
一、Cu/ZrO2催化剂制备方法
Cu/ZrO2催化剂的制备方法主要有共沉淀法、浸渍法、沉淀沉积法、溶胶一凝胶法和微乳液法等。
1、共沉淀法
共沉淀法是同时将铜盐与锆盐溶液均匀混合，在沉淀剂的作用下进行共沉淀。
然后将沉淀经过老化、洗涤、抽滤、干燥、焙烧和还原制得催化剂。
通常所用的沉淀剂有NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NH3H2O和
NH4HCO3等。
共沉淀法按照加料方式可以分为顺加法、反加法和并流法。
共沉淀法制备的Cu/ZrO2催化剂SEM图片
共沉淀法的优点是：可以制备得到纳米级的粒度和分子级的均匀混合程度，从而加大活性组分间的交互作用。
在共沉淀法中，对共沉淀条件的控制是获得高活性催化剂的关键，主要有起始盐的种类、母液浓度、沉淀剂的种类及其用量、沉淀方式、沉淀温度、老化温度和时间、pH值和焙烧温度等。
2、浸渍法。
MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究
MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究引言：随着全球能源危机日益加剧以及对环境友好能源的迫切需求，研究高效、低成本、可再生的能源转换与存储材料已成为当今科学研究的热点之一。
氧还原反应（ORR）作为一种重要的能源转换反应，受到了广泛的关注。
传统的氧还原催化剂如白金和其合金，尽管具有出色的催化性能，但其昂贵的成本、稀缺性和环境影响等问题限制了其在大规模应用中的广泛使用。
因此，寻找替代的、高效的氧还原电催化剂显得尤为重要。
近年来，金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型的材料，受到了广泛的关注。
MOFs具有结构多样性、高的比表面积以及可调控的孔径和孔隙结构等优势，可用于吸附、储存和分离气体、催化等领域。
由于其独特的结构和性质，MOFs也被用于催化领域中的氧还原反应。
本文旨在综述近年来关于MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究的最新进展，探讨其在能源转换中的应用潜力。
一、MOF衍生氧还原电催化剂的制备方法1. 热解法：通过将MOF结构进行热解，得到不含金属中心的碳结构，进而形成碳基氧还原电催化剂。
通过调节热解温度、时间和其它条件，可以改变材料的结构和性质。
2. 溶剂热法：通过在溶剂中加热MOFs，使其转化为金属或金属氧化物纳米颗粒，进而制备出金属基氧还原电催化剂。
3. 空气活化法：将MOFs暴露在空气中，通过氧气的活化作用，将MOFs转化为金属或金属氧化物纳米颗粒。
二、MOF衍生氧还原电催化剂的性能研究1. 电化学活性表征：通过循环伏安法、线性扫描伏安法等电化学测试方法，评估MOF衍生氧还原电催化剂的电化学活性。
研究发现，MOF衍生催化剂具有较高的活性和稳定性，能够在碱性和中性条件下实现高效的氧还原反应。
2. 电子结构分析：采用X射线光电子能谱（XPS）等表征技术，研究MOF衍生氧还原电催化剂的电子结构。
发现MOF衍生催化剂表面具有大量的金属和非金属原子，能够提供足够的活性位点，进而改善氧还原反应的催化性能。
以纳米二氧化锆为载体的Pd催化剂制备及还原缩合性能研究
第20卷第12期2003年12月精细化工FINE CHEMICALSVol.20,No.12Dec.2003催化与分离提纯技术以纳米二氧化锆为载体的Pd催化剂制备及还原缩合性能研究刘晓红,徐贤伦*,刘淑文(中国科学院兰州化学物理研究所OSSO国家重点实验室,甘肃兰州 730000)摘要:考察了不同制备方法得到的纳米二氧化锆为载体担载Pd催化剂对丙酮还原缩合的影响。
纳米二氧化锆的制备方法对二氧化锆的物理性质和催化性能有较大的影响。
不同的沉淀方法、陈化环境制备的纳米ZrO2,对不同的产物有不同的选择性,其中,在母液中373K陈化的二氧化锆为载体的催化剂对二异丁基酮(DIBK)的选择性较高,为61 43%;沉淀剂滴加到盐溶液中得到的二氧化锆为载体的催化剂对甲基异丁基酮(MIB K)的选择性较高,为63 70%。
催化剂的酸性和Pd分散度表征结果表明,较高的Pd分散度、合适的酸性有利于M IBK的生成,较高的Pd分散度、较强的酸性有利于DIB K的生成。
关键词:纳米催化剂;二氧化锆;丙酮;还原缩合;甲基异丁基酮;二异丁基酮中图分类号:O643.32 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2003)12-0724-04Preparation of Nanosized Zirconium Dioxide Supported Palladiu m Catalyst and Research of Its Reduction and Condensation PerformanceLI U Xiao hong,XU Xian lun,LI U Shu wen(State Key Laboratory for Oxo Sy n thesis an d Selective Oxidation,Lanzhou I nstitute o f Che mical Physics,The Chinese A ca dem y o f Sciences,Lanzhou730000,Gansu,China)Abstract:The influence of preparation methods of nanosized ZrO2 based supported palladium catalysts for synthesis of methyl isobutyl ketone(MIB K)/diisobutyl ketone(DIB K)from acetone in one step was investigated.The results indicate that the physical properties and the catalytic performance of the nanosized ZrO2are strongly influenced by the preparation methods.B y heating Zr(OH)4in the mother liquor at373K for3h,the catalyst is more selective to DIB K,the selectivity for DIB K being61 43%;with ZrO2prepared by dropwise addition of ammonium hydroxide to a solution of zirconyl chloride,the catalyst is more selective to MIB K,the selectivity for MIB K being63 70%.The acid properties of the ZrO2 based catalysts were characterized and the results indicate that high dispersion of palladium and moderate acidity of the catalyst is beneficial to the preparation of MIB K,while high dispersion of palladium and strong acidity of the catalyst is beneficial to the formation of DIB K.Key words:nanosized catalyst;zirconium dioxide;acetone;reduction condensation;methyl isobutyl ketone; diisobutyl ketone甲基异丁基酮(MIBK)又名4 甲基 2 戊酮,是一种性能优良的中沸点溶剂,广泛应用于涂料、医药、燃料、选矿、炼油等行业。
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Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2015, 3(4), 61-67 Published Online October 2015 in Hans. /journal/amc /10.12677/amc.2015.34007文章引用: 汪广进, 刘海, 龚春丽, 程凡, 文胜, 郑根稳. 氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能研究进展[J]. 材Study Progress on the Preparation and Catalytic Performance of Zirconia for Oxygen Reduction ReactionGuangjin Wang, Hai Liu, Chunli Gong, Fan Cheng, Sheng Wen *, Genwen ZhengCollege of Chemistry and Materials Science, Hubei Engineering University, Xiaogan HubeiReceived: Nov. 12th , 2015; accepted: Dec. 26th , 2015; published: Dec. 29th , 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/AbstractDevelopment of non-platinum catalysts for the renewable energy is urgent. Due to the excellent chemicaland electrochemical, zirconia is attracting abroad attention in the investigation of novel non-platinum catalysts. Therefore, this paper reviews the status of the preparation methods such as magnetron sputtering and dip-coating for zirconia, and summarizes the study progress of the non-stoichiometry zirconia, transition metal/non-transition metal doped zirconia, partially oxi-dized zirconium carbonitrides and pyrolyzed zirconium base chelates. At last, this paper also looks ahead at the development of zirconia based non-pltinum catalysts. KeywordsNon-Platinum Metal Catalysts, Zirconia, Preparation Methods, Oxygen Reduction Reaction氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能 研究进展汪广进，刘 海，龚春丽，程 凡，文 胜*，郑根稳湖北工程学院化学与材料科学学院，湖北 孝感*通讯作者。
汪广进等收稿日期：2015年11月12日；录用日期：2015年12月26日；发布日期：2015年12月29日摘要研制新型非铂催化剂已成为可再生能源研究领域的当务之急。
由于稳定的化学与电化学性能，氧化锆在新型铂催化剂研究中受到了广泛关注。
因此，本文首先回顾了常用氧化锆薄膜的磁控溅射法和浸涂法合成工艺与研究进展，再综述了非化学计量氧化锆、过渡金属/非过渡金属掺杂氧化锆、部分氧化碳氮化锆和热解锆基螯合物等非铂催化剂的氧还原催化研究现状，最后还展望了氧化锆基非铂催化剂发展的趋势与方向。
关键词非铂催化剂，氧化锆，制备方法，氧还原反应1. 引言随着生活水平的不断提高，人们面临的“环境污染”与“能源危机”等全球性问题日益严峻，可再生能源资源研究迫在眉睫。
由于具备高能量效率，高比功率密度，污染物零排放和室温快速启动等优点，质子交换膜燃料电池在可再生能源领域受到了广泛关注[1] [2]。
铂是目前已知催化活性最高的质子交换膜燃料电池氧还原催化剂[3]，但其资源稀缺、成本昂贵等缺点严重阻碍了质子交换膜燃料电池的商业化发展。
为降低质子交换膜燃料电池的铂用量，研究者从铂合金化和非铂催化剂设计合成着手，进行了一系列研究[4] [5]。
在非铂催化剂设计合成方面，人们已设计合成了热解/非热解大环金属化合物、含氮碳基化合物、过渡金属硫化物、氧化物碳氮化物和氮氧化物等非铂催化剂，并对其氧还原催化性能进行了深入研究[6]。
氧化锆基化合物是一种具有高化学与电化学稳定性的高效过渡金属氧化物氧还原催化剂[7]-[9]。
研究表明，70℃1 mol∙L−1H2SO4溶液中氧化锆的饱和溶解度为3.2 × 10−4g∙L−1[8]，30℃0.1mol∙L−1 H2SO4溶液中氮氧化锆的饱和溶解度仅为5 × 10−8 g∙L−1[9]，两种氧化锆基化合物在H2SO4溶液中的溶解度均低于室温1 mol∙L−1 H2SO4溶液中铂的溶解度。
从电化学稳定性的角度考虑，氧化锆基化合物的氧还原催化性能研究对非铂催化剂研制具有重要意义。
因此，本文详细回顾了最常用氧化锆薄膜催化剂的磁控溅射法和浸涂法等制备技术的合成工艺与研究进展，并综述了非化学计量氧化锆、过渡金属/非过渡金属掺杂氧化锆、部分氧化碳氮化锆和热解锆基螯合物等非铂催化剂的氧还原催化研究现状，最后对氧化锆基非铂催化剂发展的趋势与方向进行了展望。
2. 氧化锆薄膜的制备常用的氧化锆质子交换膜燃料电池氧还原催化剂是一种薄膜状催化材料。
在氧化锆薄膜催化剂制备中，磁控溅射法和浸涂法得到了广泛的应用，这两种方法还是赤铁矿、氮化铝和氧化锡等薄膜类材料的主要制备方法[10]-[12]。
这里我们将回顾氧化锆薄膜催化剂的磁控溅射法和浸涂法的合成工艺及研究进展。
磁控溅射法制备氧化锆薄膜的原理是[13]电场作用下电子会飞向基底材料，在此过程中与氩气原子发生碰撞，产生电荷分离形成新电子和氩气原子，新电子继续飞向基底材料，而新氩气原子在电场作用下加速飞向阴极靶，最终高速撞击靶材，在靶材上发生溅射，溅射过程中产生的中性靶原子与分子在基底材料上沉积形成薄膜，撞击过程中产生的二次电子会继续轰击靶材，直至能量消耗殆尽，最后远离靶材并在基底材料上沉积。
二次电子的能量非常低，在基底材料上沉积时传递给基底材料的能量非常小，不汪广进等会造成基底材料温度明显增加。
基于氧化锆薄膜催化剂的电化学性能研究，采用磁控溅射法合成氧化锆薄膜催化剂过程多以玻璃碳电极为基底材料[8] [14]-[17]。
磁控溅射法合成氧化锆薄膜催化剂的主要技术参数包括以下几方面，磁控溅射室腔体背景压力~10−4 Pa，腔体工作压力分布介于4.8 × 10−1~3.0 × 10−1 Pa 之间，溅射靶材与沉积基底之间间距约为~24 cm，溅射源输出能量分布于75~175 W [8] [14]-[17]。
在磁控溅射法合成氧化锆薄膜催化剂过程中，调节溅射源输出能量能有效控制非计量氧化锆催化剂的物相组成、结晶度和电导率等重要的物理化学参数[15]，优化溅射气源各组分气体分压能有效调节非计量氮氧化锆催化剂的氧还原催化活性成分[17]。
在氧化锆薄膜催化剂的设计合成中，Takasu等还采用浸涂法[18]以四丁氧基锆为原料，在金属钛基底上多次浸渍–烧结设计合成了非计量氧化锆催化剂。
研究结果表明，合理有效地控制浆料黏度将有利于实现氧化锆薄膜催化剂厚度等关键技术参数的可控操作。
除磁控溅射法和浸涂法外，高温固相反应法[19]、电化学沉积法[20]、氨气热解法[21]、碳氮化物的部分氧化法[22]和热解锆基螯合物[23]等制备技术在氧化锆基催化剂设计合成中也得到了广泛应用。
综上所述，磁控溅射法能实现氧化锆薄膜催化剂物相组成、结晶度和导电率等重要物理化学参数和催化活性成分组成的优化。
与磁控溅射法相比，浸涂法更具备操作简单、合成效率高等优点。
这两种方法都是以氧化锆薄膜催化剂为最终产物，但基底材料上薄膜催化剂的转印技术和燃料电池的气液传输等基础性研究还不够深入。
因此，从实际应用的角度考虑，将氧化锆薄膜催化剂应用到质子交换膜燃料电池中的研究还需进一步深入。
3. 氧化锆基非铂催化剂氧化锆具有稳定的化学与电化学性质，但配位完整的化学计量氧化锆是一种不具备氧还原催化性能的氧化物材料。
为克服质子交换膜燃料电池运行的强腐蚀效应，氧化锆基化合物被用作质子交换膜燃料电池阴极催化剂得到广泛研究，特别是非化学计量氧化锆、金属/非贵金属掺杂氧化锆、部分氧化碳氮化锆和热解锆基螯合物等。
3.1. 非化学计量氧化锆在非化学计量氧化锆研究方面，Liu等[24]以80~150 W的磁控射频功率沉积了ZrO2、TiO2、SnO2、Nb2O5、Co3O4等多种非化学计量过渡金属氧化物薄膜，并对它们的氧还原催化性能进行了研究了，研究发现ZrO2-x薄膜是所有过渡金属氧化物薄膜中氧还原催化性能最高的薄膜催化剂。
经对比研究发现，在含甲醇的酸性电解质溶液中，ZrO2-x薄膜的氧还原催化选择性甚至强于铂薄膜。
Liu等人[24]采用射频磁控溅射法，在射频功率为150 W时，沉积出薄膜厚度分别为10 nm、20 nm和30 nm的ZrO x薄膜，并对ZrO x薄膜的氧还原催化性能进行了研究。
研究发现，厚度为20 nm时，ZrO x薄膜氧还原起始电势最高。
塔菲尔斜率结果还表明，Au中间层能有效提高ZrO x薄膜的氧还原催化性能。
Takadu等[18]研究发现ZrO x/Ti薄膜的氧还原起始电势为0.81 V，赝电容为274 μF∙cm−2，在电极电势为0.7 V时，ZrO x/Ti薄膜氧还原电流密度为1.8 μA∙cm−2，比活性电流密度为6.3 mA∙cm−2，质量电流密度为10 mA∙g−1。
除非化学计量氧化锆薄膜外，Ukita等[19]采用共沉淀法合成了非化学计量ZrO x纳米颗粒，并研究了烧结温度与其氧还原催化性能的关系。
研究发现，纳米颗粒的氧还原起始电势随着温度升高呈现先增加后降低趋势，煅烧温度达到1000℃，纳米颗粒的氧还原催化活性最高，其氧还原起始电势为0.9 V，但煅烧温度高于1100℃，纳米颗粒的氧还原催化活性降至最低。