负电荷化的铂催化剂对甲醇氧化催化的影响
碱性介质中铂／碳气凝胶电催化氧化甲醇
碱性介质中铂／碳气凝胶电催化氧化甲醇刘勇;杨浩;高丽;毛立群【摘要】以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶法制备了碳气凝胶（CAs）；以CAs为载体，利用乙二醇还原法制备了Pt/CAs催化剂；在碱性条件下，采用循环伏安法测定了Pt/CAs催化剂电催化氧化甲醇的活性，结果表明，Pt/CAs显示出高的甲醇氧化催化活性，在1．0 mol・L -1 NaOH和1．0 mol・L -1 CH3 OH溶液中，其峰电流密度是商品Vulcan XC-72R负载Pt催化剂 Pt/C的3．9倍，甲醇起始氧化电位比Pt/C的负移约100 mV ．%Carbon aerogels (CAs) were prepared by sol-gel method in the presence of resorcinol and formaldehyde as the starting materials .As-obtained CAs was then adopted as supporters to prepare Pt/CAs catalyst by ethylene glycol reduction method .A cyclic voltammeter was used to measure the catalytic activity of Pt/CAs catalyst for the electro-catalytic oxidation of metha-nol in an alkaline medium . Results show that Pt/CAs electrocatalysts exhibit a high electrocatalytic activity for methanol oxidation .Namely ,in the aqueous solutions of 1 .0 mol・L-1 NaOH and 1 .0 mol・L-1 CH3 OH ,the peak current density on Pt/CAs is 3 .9 times as much as that on commercial Vulcan XC-72R carbon supported Pt (Pt/C) electrocatalyst ,and the starting oxidation potential of CH 3 OH on the former shifts negatively by about 100 mV as compared with that on the latter .【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P408-411)【关键词】碳气凝胶;Pt/CAs催化剂;碱性介质;甲醇;电催化氧化【作者】刘勇;杨浩;高丽;毛立群【作者单位】河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004【正文语种】中文【中图分类】O646直接甲醇燃料电池(DMFC)具有结构简单、原料来源丰富、能量密度高、高效、清洁等优点，被认为是一种极具应用前景的便携式、可移动电源[1-2]. 阴离子膜直接甲醇燃料电池(AEM-DMFC)较目前广泛研究的质子交换膜直接甲醇燃料电池(PEM-DMFC)在“甲醇渗透”和甲醇氧化动力学等方面具有明显的优势，已逐渐成为人们研究的热点[3-4]. 制备高效的阳极电催化材料是AEM-DMFC重要的研究方向，阳极电催化材料多集中于Pt及Pt基催化剂. 催化剂载体对提高催化剂活性、稳定性及贵金属的利用率有重要影响，其载体除了常用的商品碳载体Vulcan XC-72R外，一些新型碳材料也被应用于DMFC中，如碳纤维[5]、碳纳米管[6]、碳球[7]及碳气凝胶[8-10]等. 其中, 碳气凝胶(CAs)是一种新型纳米多孔碳材料，具有导电性好、比表面积大、密度变化范围广、孔径大小及分布可控等特点，是制备超级电容器和锂电池等的理想电极材料.目前，Pt仍是DMFC良好的催化材料，在甲醇电氧化过程中显示出了良好的催化性能[8-9]，而以CAs为载体的Pt催化剂在碱性介质中催化电氧化甲醇的性能研究尚未见报道. 因此，作者以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶法制备碳气凝胶，并以其为载体采用乙二醇还原法制备Pt/CAs催化剂，考察其在碱性条件下催化氧化甲醇的性能.1 实验部分1.1 CAs的制备CAs的制备方法见文献[11]. 将间苯二酚(R)、甲醛(F)、碳酸钠(C)和去离子水(W)按一定比例配成溶液，混合均匀装于小瓶后封装好，依次置于室温1 d、50 ℃水浴1 d和85 ℃水浴3 d进行溶胶-凝胶缩聚反应，之后用新鲜丙酮置换，每天更换一次，共置换三次，再经超临界CO2干燥制得有机气凝胶，最后，将有机气凝胶在N2保护下，以5 ℃·min-1的速率升温至900 ℃恒温炭化3 h，自然冷却至室温得CAs.1.2 Pt/CAs催化剂的制备采用乙二醇还原制备催化剂，首先称取80 mg CAs于100 mL乙二醇溶液中超声分散30 min制得碳浆，在搅拌下滴加一定体积的氯铂酸溶液，搅拌1 h形成均匀碳浆，滴加一定浓度的NaOH乙二醇溶液，调节pH至11，升温至130 ℃还原3 h，然后自然降温至室温、过滤并用大量去离子水洗涤，最后，50 ℃真空干燥12 h，制得以CAs为载体的催化剂Pt/CAs. 采用同样的制备步骤，制得以商品Vulcan XC-72R为载体的催化剂Pt/C.1.3 电极的制备薄膜电极基体为玻碳电极( 直径3 mm) ，使用前用0.5 μm Al2O3抛光成镜面，依次用乙醇、去离子水超声数次. 量取4.0 mL异丙醇，2.0 mL去离子水及0.60 mL Nafion溶液(5%, Dupont)混合均匀，称取5.0 mg 催化剂与5.0 mL混合液超声分散成油墨状，移取35 μL混合液涂滴于玻碳电极表面，在空气中干燥，形成均匀的催化剂薄层制得电化学实验薄膜电极. 电极上Pt的担载量为0.1 mg·cm-2.1.4 催化剂表征Pt/CAs催化剂晶型由XRD表征(Rigaku D/max-2500)，辐射源为Cu Kα，管压40 kV，管电流100 mA，扫描速度8°·min-1，扫描范围为10° ～90°；催化剂形貌由JEM-2100UHR 透射电子显微镜(TEM)表征.1.5 电化学性能测试Pt/CAs催化剂对甲醇电氧化催化活性的测试在CHI660D型电化学工作站上进行. 实验装置采用三电极体系，铂丝为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，载有催化剂的玻碳电极为工作电极，采用循环伏安法表征催化剂活性，扫描速率为50 mV·s-1，电位扫描范围为-1.0～0.4 V，温度为25 ℃.2 结果讨论2.1 Pt/CAs物理表征图1 Pt/CAs的TEM照片Fig.1 TEM images of Pt/CAs图1是Pt/CAs 的TEM 照片. 从图1可以看出，催化活性组分Pt均匀分散在载体CAs表面. 图2是Pt/CAs催化剂的XRD图谱. 由图2可见，依次出现了C(002)、Pt(110)、Pt(200)、 Pt(220)及 Pt(311)晶面的衍射峰，衍射角分别为22.6°、39.6°、46.3°、67.4°和81.6°. 利用Scherrer公式[8], 计算得出Pt/CAs催化剂中Pt粒子的平均粒径为4.5 nm.2.2 电化学测试2.2.1 不同催化剂的活性比较图3为Pt/CAs和Pt/C两种催化剂在1.0 mol·L-1NaOH 和1.0 mol·L-1CH3OH 溶液中的循环伏安曲线. 由图3可见，两种催化剂均在正、负向扫描过程中出现了氧化峰，说明所制备的催化剂对甲醇的电氧化及其中间产物的进一步氧化脱附都具有一定的催化活性. Pt/CAs催化剂的氧化峰电位虽比Pt/C催化剂略有增高，但其甲醇氧化峰电流密度远大于Pt/C催化剂，约是Pt/C催化剂的3.9倍. 与Pt/C相比，Pt/CAs催化剂对甲醇的起始氧化电位负移了约100 mV. 因此，从起始氧化电位和峰电流密度可认为以CAs为载体的Pt/CAs催化剂具有较佳的甲醇氧化催化性能，这可能是由于CAs具有高的比表面积、适宜的孔径分布有利于催化活性组分Pt的均匀分散负载与有效利用.图2 Pt/CAs催化剂的XRD图谱Fig.2 XRD patterns of the Pt/CAs图3 不同催化剂对甲醇氧化的催化活性对比Fig.3 Comparison of activity of different catalysts to methanol oxidation2.2.2 碱性浓度对Pt/CAs活性的影响图4为Pt/CAs在不同浓度NaOH和1.0 mol·L-1 甲醇溶液中的循环伏安曲线. 由图4可见，随着NaOH浓度的增加，甲醇的起始氧化电位逐渐降低，峰电位负移，氧化峰电流密度先增加后降低，当NaOH浓度为1.0 mol·L-1时，氧化峰电流密度达到最大值，为67 mA·cm-2. 该现象的产生主要与溶液中OH-浓度与电流表面的覆盖率有关. OH-浓度增加，催化剂表面的OH-的覆盖率随之增加，的生成速率越高，甲醇脱氢中间体COHads、COads的氧化速率越高，甲醇氧化速率越大.但当OH-浓度大于1.0 mol·L-1时，催化剂表面的Pt原子几乎全部被含氧物种覆盖，甲醇吸附活性位不足，导致甲醇氧化速率反而降低.2.2.3 甲醇浓度对Pt/CAs活性的影响图5为Pt/CAs在不同甲醇浓度和1.0 mol·L-1NaOH溶液中的循环伏安曲线. 由图5可见，随着甲醇浓度的增加，甲醇的起始氧化电位降低，峰电位正移，氧化峰电流密度明显增大. 当甲醇浓度为0.5 mol·L-1时，氧化峰电流密度仅为40 mA·cm-2，而甲醇浓度增加到2.0 mol·L-1, 氧化峰电流密度可达100 mA·cm-2. 这主要由于甲醇浓度的增加导致甲醇与活性物表面的碰撞几率增大，加快了甲醇的吸附过程，从而促进了甲醇氧化反应速率.图4 在Pt/CAs上NaOH浓度对甲醇电氧化速率的影响Fig.4 Effect of NaOH concentration on oxidation rate of methanol on Pt/CAs图5 在Pt/CAs上甲醇浓度对甲醇电氧化速率的影响Fig.5 Effect of CH3OH concentration on oxidation rate of methanol on Pt/CAs3 结论由溶胶-凝胶法制备的CAs为载体，采用乙二醇还原法制备的Pt/CAs催化剂在碱性介质中对甲醇的电氧化活性明显高于以商品Vulcan-XC72R为载体的Pt/C催化剂，显示出CAs是一种极具潜在竞争力的燃料电池催化剂载体材料. 此外，电解液的碱性和甲醇浓度对Pt/CAs催化剂上甲醇电氧化速率有明显的影响，甲醇浓度越高，甲醇电氧化速率越大，而随着碱性增加，甲醇电氧化速率先增加后减小.参考文献：[1] HAMNETT A. Mechanism and electrocatalysis in the direct methanol fuel cell[J]. Catal Today, 1997, 38: 445-57.[2] MCNICOL B D, RAND D A J, WILLIAMS K R. Direct methanol-air fuel cells for road transportation[J]. J Power Sources, 1999, 83: 15-31.[3] ABDEL RAHIM M A, ABDEL HAMEED R M, KHALIL M W. Nickel as a catalyst for the electro-oxidation of methanol in alkaline medium[J]. J Power Sources, 2004, 134: 160-169.[4] XIONG Ying, LIU Qing Lin, ZHU Ai Mei, et al. Performance of organic-inorganic hybrid anion-exchange membranes for alkaline direct methanol fuel cells[J]. J Power Sources, 2009, 186: 328-333.[5] WINTER F, KOOT V, DILLEN A J, et al. Hydrotalcites supported on carbon nanofibers as solid base catalysts for the synthesis of MlBK[J]. J Catal, 2005, 236: 91-100.[6] TANG Ming Xue, QIN Yu Jun, WANG You You, et al. Hollow carbon nanotube microspheres and hemimicrospheres[J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 1666-1671.[7] LI Yan, CHEN Jia Fu, XU Qun, et al. Controllable route to solid and hollow monodisperse carbon nanospheres[J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 10085-10089.[8] WEI Song Li, WU Ding Cai, SHANG Xue Long, et al. Studies on the structure and electrochemical performance of Pt/carbon aerogel catalyst for direct methanol fuel cells[J]. Energ Fuel, 2009, 23: 908-911.[9] ZHU Hong, GUO Zhi Jun, ZHANG Xin Wei, et al. Methanol-tolerant carbon aerogel-supported Pt-Au catalysts for direct methanol fuel cell[J]. Int J Hydrogen Energ, 2012, 37: 873-876.[10] DU Hong Da, GAN Lin, LI Bao Hua, et al. Influences of mesopore size on oxygen reduction reaction catalysis of Pt/carbon aerogels[J]. J Phys Chem C, 2007, 111: 2040-2043.[11] BABIC B, KALUDEROVIC B, VRACAR L, et al. Characterization of carbon cryogel synthesized by sol-gel polycondensation and freeze-drying[J]. Carbon, 2004, 42: 2617-2624.。
甲醇氧化成甲酸的电极电势
甲醇氧化成甲酸的电极电势甲醇氧化成甲酸是一种重要的催化反应，可通过电化学方法进行。
本文将围绕甲醇氧化成甲酸的电极电势展开讨论，探讨该反应的机理、影响因素以及未来研究方向。
甲醇是一种常用的燃料，具有高能量密度和低碳排放的特点，因此被广泛应用于燃料电池和合成化学等领域。
甲醇氧化成甲酸是一种重要的氧化反应，可通过直接氧化或间接氧化的方式进行。
在直接氧化反应中，甲醇在阳极发生氧化反应生成甲酸，而在间接氧化反应中，则通过先将甲醇氧化成甲醛，再将甲醛进一步氧化成甲酸。
电极电势是评价电化学反应进行程度的重要参数，其大小直接影响着反应速率和选择性。
对于甲醇氧化成甲酸的电极电势，影响因素多种多样。
首先是催化剂的选择，常用的催化剂包括铂、铑等贵金属及其合金。
这些催化剂能够提高反应的活性，降低活化能，从而降低电极电势。
其次是电极材料的选择，具有良好电导性和化学稳定性的电极材料能够有效地提高反应速率。
最后是反应条件的优化，包括温度、pH值等条件的调节，都能够对电极电势产生影响。
甲醇氧化成甲酸的机理复杂且多变。
在直接氧化过程中，甲醇首先在催化剂表面被氧化成甲醛，然后再进一步被氧化成甲酸。
而在间接氧化过程中，甲醇首先被氧化成甲醛，然后经过络合反应生成甲酸。
这些反应过程中涉及到多种中间体的生成和转化，催化剂的协同作用也对反应产物的选择性具有重要影响。
近年来，研究者们对甲醇氧化成甲酸的电极电势进行了深入探讨。
他们利用先进的电化学技术和表面分析技术，揭示了该反应的机理和影响因素。
其中，纳米材料的应用成为了重要的研究方向。
纳米催化剂具有高比表面积和丰富的表面活性位点，能够显著提高反应速率和选择性。
此外，新型的合成方法和表征技术也为该领域的研究带来了新的突破。
未来，甲醇氧化成甲酸的研究仍将面临一系列挑战。
首先是开发更高效的催化剂和电极材料，提高反应速率和选择性。
其次是深入理解反应机理，揭示关键中间体的生成和转化过程。
同时，优化反应条件，提高反应的经济性和环境友好性也是未来研究的重点之一。
不同体系催化剂对甲醇还原no的影响
不同体系催化剂对甲醇还原no的影响不同体系催化剂对甲醇还原NO的影响在环境科学和催化化学领域，减少氮氧化物（NOx）排放一直是一个重要的研究课题。
NOx排放物是大气污染的主要来源之一，对空气质量和人类健康造成严重威胁。
寻找高效的催化剂用于降解和还原NOx 成为了广泛关注的问题。
在这个领域中，甲醇催化还原NO成氮气（N2）的方法备受研究者的关注。
这种方法以甲醇为还原剂，通过催化剂的作用，将NO还原为无害的氮气，从而达到减少NOx排放的目的。
然而，由于催化剂的种类繁多，其催化活性和选择性各不相同，因此深入研究不同体系催化剂对甲醇还原NO的影响，对于解决环境污染问题具有重要意义。
1. 不同催化剂体系对甲醇还原NO的活性影响甲醇催化还原NO主要涉及两种类型的催化剂：金属催化剂和氧化物催化剂。
1.1 金属催化剂金属催化剂是常用的甲醇还原NO催化剂之一，其中铂（Pt）、铜（Cu）和镍（Ni）等金属被广泛研究。
这些金属催化剂在催化反应中起到催化剂活性中心的作用，通过调节催化剂的组成和结构，可以改变其催化活性和选择性。
通过合金化改善金属催化剂的催化性能，可以显著提高甲醇还原NO的活性。
1.2 氧化物催化剂氧化物催化剂是另一类常见的甲醇还原NO催化剂，其中铈氧化物（CeO2）和钨氧化物（WO3）等氧化物被广泛研究。
这些氧化物催化剂具有良好的催化性能，对甲醇还原NO具有较高的活性和选择性。
氧化物催化剂具有良好的热稳定性和抗中毒性，能够在高温和富氧环境中保持催化活性。
2. 不同催化剂体系对甲醇还原NO的选择性影响催化剂的选择性是指在反应过程中，是否能够选择性地将NO还原为氮气，同时避免产生其他有害物质的生成。
在甲醇催化还原NO的反应中，选择性是一个关键的指标，对于减少氮氧化物排放具有重要作用。
2.1 金属催化剂的选择性金属催化剂在甲醇催化还原NO反应中往往具有较高的选择性。
通过调控催化剂的组成和结构，可以提高对NO的选择性，同时降低对氮氧化物的选择性。
两种纳米铂电极电催化氧化甲醇的性能比较
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Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＸＩ ＮＹＵ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ １ ． １ ８． ＮＯ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ３
两种纳米铂电 极电 催化氧化甲 醇的 性能比 较
● 罗永平， 廖卫兵 ， 徐顺建 ， 钟炜 ， 肖宗湖， 李水根 ， 李泽斌
等优点而越 来 越受 到人 们 的广 泛关 注 Ｉ ３ Ｊ 。在 Ｄ Ｍ Ｆ Ｃ发展 导电玻璃上 ， ６ ０ ℃恒温 处理 １ ５ ａｉ ｒ ｎ ， 重复上 面步骤 ２次 ， 再利用 中， 阳极催 化剂 的制备和性 能是一个处 于极其 重要 位置 的研 程序升温法 ， 经６ ０ ｍ ｉ ｎ升温 至 ４ ０ ０ ￣ Ｃ， 恒温 １ ５ ｍ ｉ ｎ ｏ热 解法制
２实 验
２ ． １试 剂 与 药 品
２ ． ４电 化 学 性 能 测试
电催化氧化 甲醇性 能测 试在 科斯 特 电化 学 工作 站上 进 行 。测试条件 ： １ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｃ Ｈ Ｏ Ｈ ＋０ ． ５ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ ２ Ｓ Ｏ ４ 溶液， 扫
（ １ ） 热解 法（ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｔ Ｄ ）
直接甲醇燃料 电池 （ Ｄ Ｍ Ｆ Ｃ） ， 作 为 一种清 洁高 效而 且性 如 下 ： 能稳定的电源技术 ， 由于具有结构简单 、 运行温度和压力要求 低、 能量转 化率 高 、 对环境 无污染 、 可作 为常规 能源 的替代 品 把７ ｍ ｍｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ ： Ｐ ｔ Ｃ １ 异丙 醇溶 液均 匀滴 覆在 洁净 的 Ｆ ｒ ｒ ０
法 ” 等 。本文利用 热解 法和 电化学 沉 积法 两种 方法制 备 Ｅ Ｖ Ｏ ＭＡ １ ０型扫描电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 和 ｘ射线 衍射 仪 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 进行
炭载Pt—P催化剂对甲醇氧化的电催化性能研究
度高 ， 且 价格 便 宜 、 来 源 丰 富等优 点 而被广 泛研 究 。 研究 发 现 Ｄ ＭＦ Ｃ 阳极 催 化 剂 研 究 最 多 的是 Ｐ ｔ 【 ２ ］ 以及 Ｐ ｔ 基 复合 催 化 剂 ［ ３ 。 ］ 。改 变 制 备 方 法 和 载 体 ， 可
提高 单组 分 Ｐ ｔ 催 化剂 的 活性 ， 但 反 应 生成 的 中间产 物
果表明 Ｐ ｔ － Ｐ ／ Ｃ催 化 剂是 一 类 具 有 潜 在 应 用 前 景 的 直
接 甲醇燃料 电池 阳极催 化 剂 。 关键 词 ： 甲醇 ；Ｐ ｔ — Ｐ ／ Ｃ催 化 剂 ； 电 催化 氧化 ； 直接 甲
醇 燃 料 电 池 中图分 类 号 ： Ｏ６ ４ 文 献标 识码 ： Ａ Ｄ ｏＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． ２ ０ ． ０ １ ４
杨改秀 等 ： 炭载 Ｐ ｔ — Ｐ催 化 剂 对 甲醇 氧 化 的 电催 化 性 能 研 究
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ２ ９ ６ ７ — ０ ４
炭载 Ｐ ｔ — Ｐ催 化 剂 对 甲醇 氧化 的 电催 化 性 能研 究
杨 改 秀 ， 孔 晓 英 ， 袁 振 宏 ， 陈冠 益 ， 陆天 虹 。 ，孙 永 明
２ ． ３ ｎ ｍ。此 外 ， 亦 用 多 种 电 化 学 测 试 手 段 测 试 了 Ｐ 的
掺 杂对 甲醇的 电催 化 氧 化性 能 的影 响 ， 测试 结 果表 明 Ｐ ｔ — Ｐ ／ Ｃ催 化 剂不 但 能够 增 强催 化 剂 对 甲醇 催 化 氧化 的活性 ， 而且还 能 够提 高催 化 剂 的稳 定 性 。 该 测 试 结
石墨烯负载铂基催化剂的制备及其对甲醇的电催化性能
单 一金属 的 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 相比， Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 对 甲醇具 有更 高的活性 和稳 定性 。 不 同配 比 Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 合金 催 化 剂
对 甲醇 电氧 化催化 活性顺序 为 Ｐ ｔ ３ Ｃ ｅ ７ ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ ７ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ Ｒ Ｃ ｅ ， ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 。 由各 个催化 剂在 甲
Ｓｕ ｐ ｐｏ ｒ ｔ ｅ ｄ Ｐｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｕｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ Ｃａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｓ
Ｌ Ｕ Ｌ ｅ ｉ ｌ ｅ ｉ ，ＤＵ Ｂａ ｏ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ｅ （ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ４ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｔ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ（ Ｇ Ｏ）ｗ ａ ｓ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｈ ｕ ｍ ｍｅ ｒ ｓ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ
行物理表征 ， 用电化学方法研 究了催化剂对甲醇的电催化氧化性能。Ｔ Ｅ Ｍ 结果表明以石墨烯 为载 体 制备 的 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 和Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 催化 剂 分散 良好 ， 催化 剂 粒径 分别 为 ２ ． ２ ｎ ｍ和 ２ ． ５ ｎ ｍ。与 Ｘ Ｃ － ７ ２为栽
体 制备 的催 化剂相 比 ， 在对 甲醇 电氧 化 的性 能上 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 比Ｐ ｔ ／ Ｘ Ｃ － ７ ２的催 化 活性 和 稳 定性 更 高 。与
甲醇燃料电池铂电极作用
甲醇燃料电池铂电极作用
甲醇燃料电池中的铂电极起到多个作用，包括催化甲醇氧化反应和催化氧还原反应。
1. 催化甲醇氧化反应：在阳极（正极）上，铂电极起到催化甲醇氧化反应的作用。
此反应将甲醇转化为二氧化碳和水，产生电子并释放出能量。
甲醇 + 水→ 二氧化碳 + 氢离子 + 电子
2. 催化氧还原反应：在阴极（负极）上，铂电极起到催化氧还原反应的作用。
此反应将氧气还原为水，并吸收来自阳极的电子。
氧气 + 电子 + 水→ 水
铂电极作为催化剂提高了甲醇燃料电池的反应速率和效率。
它具有良好的化学稳定性和电化学活性，并能在不良条件下工作，如高温和高压。
然而，铂电极同时也存在一些问题，包括高成本、稀缺性和容易受到中毒物质的影响。
因此，研究人员也在寻找替代的催化剂，以降低成本、提高效率和可持续性。
甲醇氧化成甲酸的电极电势
甲醇氧化成甲酸的电极电势甲醇氧化成甲酸是一种广泛应用于化工领域的重要反应，其催化过程对于提高工业生产效率具有重要意义。
而电极电势则是评价催化剂活性和选择性的重要指标之一。
本文将通过对甲醇氧化成甲酸的电极电势进行研究分析，探讨不同条件下电极电势的变化规律，为进一步优化甲醇氧化反应提供理论依据。
首先，我们需要明确甲醇氧化成甲酸的反应机理。
甲醇在催化剂的作用下发生氧化反应，生成甲酸。
在这一过程中，电极扮演着重要的角色，促进了反应的进行并影响了产物的选择性。
电极电势即是在电化学过程中电极表面的电势差，它反映了催化剂与底物之间的电子传递过程。
因此，研究甲醇氧化成甲酸的电极电势，有助于深入了解反应机理和催化剂性能。
其次，不同催化剂对于甲醇氧化反应的电极电势具有不同的影响。
一些贵金属催化剂如铂、钯具有较高的催化活性，可以有效提高反应速率和选择性，从而降低电极电势。
而一些非贵金属催化剂如碳基材料以及过渡金属化合物，则可能表现出相对较高的电极电势。
因此，选择合适的催化剂对于调控甲醇氧化反应的电极电势至关重要。
另外，反应条件也会对甲醇氧化成甲酸的电极电势产生显著影响。
温度、压力、PH值等因素都会影响反应过程中的电子传递速率和质子传递速率，从而影响电极电势的大小。
在实际工业生产中，通过合理调节反应条件可以有效地控制电极电势，提高甲醇氧化反应的效率和产率。
此外，表面修饰也是影响甲醇氧化反应电极电势的重要因素。
通过在催化剂表面引入功能基团或合金化等手段，可以改变催化剂的表面电子结构和活性位点密度，进而影响反应过程中的电极电势。
因此，在设计新型催化剂时，应考虑其表面修饰对电极电势的影响，以实现更高效的甲醇氧化反应。
综上所述，甲醇氧化成甲酸的电极电势是反应过程中的重要参数，其大小受到催化剂、反应条件和表面修饰等因素的影响。
通过深入研究电极电势的变化规律，可以为优化甲醇氧化反应提供重要的理论指导，实现催化效率的最大化。
未来的研究方向将集中在新型催化剂的设计与合成，以及反应条件的优化，从而实现甲醇氧化反应的高效转化和产物选择性的提高。
铂单原子 甲醇氧化
铂单原子甲醇氧化
铂单原子催化剂主要由铂原子组成，是一种高效的催化剂。
甲醇氧化反应是一种重要的催化反应，可以将甲醇转化为二氧化碳和水。
铂单原子催化剂在甲醇氧化反应中具有以下优点：
1. 高催化活性：铂单原子催化剂具有高活性的铂原子表面，可以有效地催化甲醇氧化反应。
相比于其他铂纳米颗粒催化剂，铂单原子催化剂显示出更高的催化活性。
2. 选择性：甲醇氧化反应通常伴随着多种副反应，如甲醛和甲酸的生成。
铂单原子催化剂具有较高的选择性，可以有效地抑制副反应的发生，提高甲醇氧化的选择性。
3. 抗中毒性：传统的铂纳米颗粒催化剂容易受到一些中毒物质（如CO）的影响，降低催化活性。
而铂单原子催化剂由于其特殊的表面结构，可以更好地抵抗中毒物质的作用，保持催化活性。
总之，铂单原子催化剂在甲醇氧化反应中具有高催化活性、选择性和抗中毒性等优点，是一种十分有效的催化剂。
催化剂对甲醇合成反应动力学的影响
催化剂对甲醇合成反应动力学的影响催化剂是一种能够促进化学反应的物质，其作用是提高反应速率、降低反应活化能，从而使反应更加快速、高效地进行。
甲醇合成反应是化学中的一种重要反应，成为了现代工业中的重要工艺过程之一。
本文将探讨催化剂在甲醇合成反应中的作用，重点关注催化剂对甲醇合成反应动力学的影响。
一、甲醇合成反应动力学甲醇合成反应是以一氧化碳和氢气为原料，经过催化剂的作用，在高温高压下产生甲醇的化学反应。
该反应的化学式为：CO + 2H2 --> CH3OH该反应的反应动力学研究表明，反应速率与反应物浓度、温度、压力、催化剂种类和活性等因素有关。
其中，催化剂作为反应速率的主要调节因素，对甲醇合成反应动力学的影响尤为重要。
二、催化剂对甲醇合成反应的影响催化剂的种类、结构和表面活性都会影响甲醇合成反应的催化效率和选择性。
不同催化剂具有不同的活性和选择性，因此催化剂的选择对甲醇合成反应至关重要。
1. 催化剂的活性不同催化剂具有不同的催化活性。
常见的甲醇合成催化剂有氧化锌、铜、铬、铁等。
研究表明，以化学计量比计算，在同样催化剂重量下，Cu/ZnO和Cu/Al2O3催化剂的反应活性要高于其他催化剂。
这是因为这两种催化剂具有更高的表面活性和氧化还原性能，能够更有效地促进甲醇合成反应的进行。
2. 催化剂的选择性催化剂的选择性指的是反应产物中目标产物的生成率。
对于甲醇合成反应而言，目标产物是甲醇，而非甲烷等其他副产品。
因此，选择具有高选择性的催化剂是十分必要的。
一些研究表明，Cu/ZnO催化剂能够更好地控制副反应的发生，有利于提高甲醇的选择性。
3. 总结催化剂在甲醇合成反应中的作用十分重要。
催化剂的选择不仅影响反应速率和反应产物的生成率，还能够调控反应的选择性和副反应的发生。
对于甲醇合成反应而言，选择具有高表面活性和氧化还原性能的催化剂往往具有更优异的催化活性和选择性。
结论在甲醇合成反应中，催化剂是其反应动力学中最为关键的调节因素之一。
pt电极上甲醇氧化的微分电化学质谱研究
pt电极上甲醇氧化的微分电化学质谱研究
PT电极指的是铂（Platinum）电极，它是一种常用的电化学实验电极，特点是具有优良的电导性和稳定性，广泛应用于电化学研究领域。
"甲醇氧化的微分电化学质谱研究"是指对甲醇在PT电极上进行氧化反应，并利用微分电化学技术结合质谱分析技术对反应过程进行研究。
这项研究的主要内容可能包括以下几个方面：
1. 微分电化学技术：微分脉冲伏安法（Differential Pulse Voltammetry, DPV）是一种常用的微分电化学技术，它可以测量电流随时间的变化率，从而提供反应的动力学信息。
2. 甲醇氧化反应：研究甲醇在PT电极上的氧化反应过程，包括反应机理和反应动力学。
甲醇氧化是一种重要的氧化反应，对于燃料电池等能源转换技术具有重要意义。
3. 质谱分析技术：质谱是一种常用的分析技术，它可以对反应产物进行定性和定量分析，了解反应产物的组成和生成过程。
4. 反应条件：研究中通常需要控制反应条件，如电位范围、扫描速率、甲醇浓度等，以便深入了解甲醇氧化反应的特性。
5. 结果与分析：通过微分电化学质谱研究，可以获得反应过程中的电流-时间曲线和质谱图谱，然后对实验结果进行分析和解释，从而揭示甲醇氧化反应的机理和动力学特性。
这种研究方法在能源转换、电催化和电化学储能等领域具有重要的应用价值，可以为新能源技术的开发和改进提供重要的理论和实验基础。
聚乙酰苯胺修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇电催化氧化
摘要 ： 以原位化学聚合的聚乙酰苯胺， 多壁碳纳米管（Ａ ＩＭＷＣ Ｔ ） Ｐ ＡＮ — Ｎ ｓ复合 纳米材料作为载体 ， 采用硼氢化钠
还原法将 Ｐ 纳米粒 子担载到 Ｐ ＮＩ ｔ ＡＡ — ＭＷＣ Ｔ 复合纳米材 料表面， Ｎｓ 制备 了 Ｐ／Ａ Ｉ ｔ ＡＮ — Ｐ ＭＷＣ Ｔｓ Ｎ 复合 纳米催化
［ ｔ ｌ】 Ａｒ ｃｅ ｉ
聚 乙酰 苯胺 修 饰 碳 纳 米 管载 铂 催 化剂 对 甲醇 电催 化 氧 化
赵彦春 ， 兰黄 鲜 １ ， ２ 邓彬彬 田建袅
５３０） ２ ０ ３
杨 秀林
王凤 阳
５ １０ ； ４０４
（广西师范大学化学化工学 院， 药用 资源化学 与药 物分子工程教育部ｄｃ ｒ ｏ ａ ｏｕ ｅ Ｐ￣ＡＡＮＩＭＷ ＣＮＴｓ ｓ ｇｃ ｅ ｃ ｌｎｓｔ ｏｙ ｒｚ ｔ ｎａ ｄｒｄ ｃｉｎｉ ｅ ｏ ｅ ． ｌｗａｌ ａｂ ｎｎ ｎ ｔｂ ｓ（ ｔ ｉ ｅ — ）ｕ ｉ ｈ ｍｉａ ｉ ｐ ｌｍｅｉａ ｏ ｎ ｅ ｕ ｔ ｓｒｐ ｓ ｄ ｎ ｉ ｕ ｉ ｏ Ｓ ａ ｎｎ ｌｃｒ ｎ ｍｉｒ ｓｏ ｙ（ Ｅ ） ｔａ ｓ ｓｉｎ ｅｅ ｔｏ ｃｏ ｃ ｐ ＴＥ ） Ｘ—ａ ｉｆａｔ ｎ（ ｃ ｎ ｉｇ ｅｅ ｔｏ ｃｏ ｃ ｐ Ｓ Ｍ ， ｎ ｍ ｓ ｌｃ ｎ ｍｉｒ ｓｏ ｅ（ Ｍ ， ｒｙ ｄｆ ｃｉ ＸＲＤ） ＵＶ— ｓ ｒ ｉ ｏ ｒ ｒ ｏ ， Ｖｉ
Ｇｕ ｎ ｘ ｏ ｌ ｃｅ ｔ ｃ ｌｎ ｔｕｅ Ｎａ ｇ ｉ ５ ３ ０ ， ． ． ｈｎ ） ａ ｇ ｉ ａ ｉｎｉ ａ ｓｉ ｔ Ｃ Ｓ ｉ ｆ Ｉ ｔ ， ｎ ｎ ２ ０ ３ Ｐ Ｒ Ｃ ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａ ｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｏ ｐｅ ａｅ ｗｅｌｄｓ ｅｓｄ Ｐ ａ ｏ ａｔ ｌｓｏ ｏｙ（ ａ ｅｙａ ｉｎ ）ｆｎ ｔ ｎ ｌ ｅ ｔａ ｔ ｎ ｖ ｌｐ ｏ ｅ ｓｔ ｒｐ ｒ ｌ— ｉ ｒｅ ｔｎ ｎ ｐ ｒｉ ｅ ｎ ｐ ｌ Ｎ— ｃ ｔｌｎｌ ｅ ｕ ｃｉ ａｉ ｄ ｐ ｃ ｉ ｏ ｚ
氧化物载体强相互作用 傅强 -回复
氧化物载体强相互作用傅强-回复氧化物载体强相互作用是指氧化物载体与催化剂之间的一种特殊的相互作用关系。
在催化反应中，氧化物载体扮演着重要的角色，不仅可以提供催化剂的稳定性，同时还可以调节催化剂的活性和选择性。
而氧化物载体中的强相互作用则进一步增强了这种调节效果。
本文将详细解释氧化物载体强相互作用的概念和机制，同时重点介绍氧化物载体强相互作用在催化反应中的应用。
首先，我们来理解氧化物载体强相互作用的概念。
氧化物载体是指氧化物作为负载物质的催化剂，它可以稳定催化剂活性组分，并提供表面活性位点。
而强相互作用是指在氧化物载体和催化剂活性组分之间形成的一种特殊的相互作用关系。
这种相互作用能够调控催化剂的表面结构和电子状态，从而影响催化剂的催化性能。
氧化物载体强相互作用的机制主要包括两个方面：一是金属-氧化物界面对催化剂表面产生的影响；二是氧化物载体表面对催化剂活性组分的保护作用。
具体地说，在金属-氧化物界面上，氧化物载体可以通过电荷传递和电子迁移等方式调节金属活性位点的电子状态，从而影响催化剂的催化活性和选择性。
而在氧化物表面上，由于氧化物载体具有高度离子化的特性，它能够有效地吸附和分散催化剂活性组分，保护其免受失活和聚集的影响。
氧化物载体强相互作用在许多催化反应中都发挥着重要的作用。
以以氧化钛为载体的铜基催化剂为例。
氧化钛具有良好的氧化性和还原性，而铜在实际氧化反应中往往会过度还原，导致催化剂活性的降低。
然而，通过氧化钛和铜之间的强相互作用，氧化钛能够调节铜活性位点的电子状态，提高其抗还原性，从而增强催化剂的氧化反应活性。
除了增强催化剂的催化活性外，氧化物载体强相互作用还可以调控催化剂的选择性。
以催化甲醇氧化为例，铂基催化剂在普通氧化剂条件下往往会产生大量的过氧酸中间体，从而导致副反应的发生。
通过使用氧化物载体与铂之间的强相互作用，可以调控铂的表面结构，使其更倾向于生成甲醛等高选择性的产物，从而提高催化剂的选择性。
实验三甲醇在Pt、GC表面的电化学行为
电化学基础实验报告姓名学号实验日期一、实验目的（1）掌握循环伏安技术（2）甲醇燃料电池的电化学反应一、实验原理（1）甲醇燃料电池的电化学反应（－）CH 3OH+H 2O-6e →6H ++CO 2 （＋）O 2+4e+4H +→2H 2O总反应CHOH+3/2O 2→CO 2+2H 2O(2) DMFC （Direct Methanol Fuel Cells),即直接甲醇燃料电池。
直接甲醇燃料电池是直接利用甲醇水溶液作为燃料,氧或空气作为氧化剂的 一种燃料电池。
虽然甲醇电化学活性与氢氧燃料电池比起来相对较低, 但它具有结构简单、 燃料补充方便、体积和质量比能量密度高、红外信号弱等特点。
因而在手机、 笔记本电脑、摄像机等小型民用电和军事上的单兵携带电源等方面具有极大 竞争优势。
如图1，DMFC 单元是由甲醇阳极、氧阴极和质子交换膜构成。
其中催化层是电化学反应发生的场所，扩散层起到支撑催化层、收集电流及传导反应物作用。
使用铂电极时，实验表明,甲醇的电氧化过程与溶液酸碱性和甲醇的浓度有着密切的关系; 不同的介质中,甲醇电催化氧化活性的顺序为: 酸性>中性>碱性;在浓度为10M 甲醇氧化的CV 曲线上,首次观测到甲醇氧化在负向电位扫描中出现两个氧化峰;并指出甲醇电催化氧化是通过解离吸附产物和反应中间体双途径机理进行的.【1】图2为铂黑电极吸附氢的CV 曲线，由左到右为氢区、双层区、氧区。
氢在铂电极上的反应可分三步：a.氢扩散b.电荷转移c.产物离开电极表面，由于三步速率都很快，氢区峰峰对称程度很高。
由图可知，铂电极上至少存在三种吸附形式的氢：过电位沉积氢（OPD ），强吸附氢(H s )、弱吸附氢（H w ），后两种属于欠电位沉积（UPD ），也有说H s 和H w 之间的小峰属于潜表面H 。
【2】1引用《不同介质中甲醇在 Pt 电极上氧化特征》 2引用《氢吸附在铂电极上的量子化学研究》(3) 循环伏安法基本原理根据研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速率，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到达终点电位后，会自动以相同的扫描速率返回到起始电位。
Pt-CeO2／C催化剂对甲醇氧化的电催化活性
匀后从中取出２ Ｌ ５ 滴在玻碳电极上（ 外径为 ７ｍ 内径为２ｍ ， ｍ， ｍ） 自然晾干 ， 而后置于 ６ 烘箱中烘 Ｏｃ ｃ
２０ －１１ 收稿 ，０ ７０ ．１修回 ０７０ ．１ ２ ０ －５３
黑龙 江 省 科 技 攻 关项 目（ Ｃ ４ ２ ７ 及 黑 龙 江 大学 学 生 学 术 科 技 创新 项 目资 金 资 助 Ｇ ０ Ａ０ ）
直接 甲醇燃 料 电池 由于 它 的诸 多优点 已经 引起人 们 的广 泛关 注ｌ 。 阳极 催化剂 容 易受 甲醇氧 化 １ 但 ］ 的 中间产 物 的毒化 ， 而影 响 了甲醇 的催 化 氧化 ［ 从 ２ ’ 。为 了提 高催 化 剂 的活性 ， 减小 Ｃ Ｏ等对 其 毒化 作 用， 人们研 究 Ｐ 合 金 以及 Ｐ 与金属 氧化物 的复合 催化 剂 。实验证 明这 些复合催 化剂 对 甲醇 有 明显 的催 ｔ ｔ 化活性 ［ ］ ｅ ， ４ 。Ｃ Ｏ 是构成 三效催 化剂 的重 要 成分 ］Ｐ／ ｅ ， ，ｔＣ Ｏ 已经 被广 泛 地 应 用 于 ｃ ９叫及 甲醇等 气 ０＿ ＇
剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明 ， Ｐ／ 与 ｔＣ催化剂相 比， ｔ ｅ ， Ｃ催 化剂对 甲醇展现 出更好 的催化活 Ｐ． Ｏ／ Ｃ 性。 Ｒ Ｘ Ｄ和 Ｔ Ｍ测试结果表明 ，ｔ ｅ ，Ｃ催化剂 中 Ｐ 与 Ｃ Ｏ 的平 均粒径 均为 ３— ｍ。对 Ｃ Ｏ 含量不 同 Ｅ Ｐ。 Ｏ ／ Ｃ ｔ ｅ， ４Ｉ ｌ ｅ，
的 Ｐ．ｅ ， Ｃ催化剂在 ｃ Ｈ Ｈ，Ｏ 中进行循环伏安测试 发现， ｔ ｅ Ｃ催化剂对甲醇氧化 的电催化 活性 ｔ Ｏ／ Ｃ ＨＯ — Ｓ Ｐ。 Ｏ／ Ｃ 较高 ， 中 Ｐ 与 Ｃ Ｏ 质量比为 １１ ， 其 ｔ ｅ， ： 时 催化剂 的催化活性最高 ， 甲醇氧化的峰电流密度达到 ０ １２Ａ ｅ 对 ． １ ／ ｒ 。 ａ 关键词 纳米 Ｃ Ｏ ， ｅ ， 甲醇 ， 燃料 电池 ，ｔＣ催 化剂 Ｐ／ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ ５ ８ ２ ０ ）２１７ －５ １０ ￣ １ （ ０７ １。３ ８０ 中图分类号 ：６ ４ ８ ０ １． Ｏ １． ； ６ ４ ３
铂钯纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化性能
铂钯纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化性能化学与材料学院化学专业107012007xxx xx 指导老师：林深【摘要】采用循环伏安法在玻碳电极上制备了铂钯纳米催化剂，用扫描电子显微镜( SEM) 、电子能谱技术(EDS)、X射线光电子能谱分析（XPS）和循环伏安法(CV)研究了催化剂的组成、形貌及其对甲醇电催化氧化活性．结果表明，铂钯双金属的协同作用，相比于纯铂催化剂，对甲醇的电催化氧化有更强的催化活性，且具有良好的稳定性。
【关键词】电沉积；铂钯；纳米催化剂；甲醇电催化氧化直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)为质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的一类，它直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源，不需通过重组器，重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。
直接甲醇燃料电池(DMFC) 低温生电、燃料成分危险性低与电池结构简单等特性使其可能成为可携式电子产品应用的主流，因而成为燃料电池研究中的热点课题[3~4]。
纳米粒子铂晶粒体积小，比表面积大，表面活性中心多，其催化活性和选择性大大提高，是对甲醇电催化氧化最具活性的催化剂[1~2]。
但是铂价格昂贵、资源有限，这些制约了燃料电池的实用化进程。
因此减少贵金属用量、提高贵金属的利用率是直接甲醇燃料电池的研究需重点解决的问题,人们也在不断研究开发利用非贵金属或低含量贵金属催化剂[11]。
人们发现，钯也是良好的催化剂，且价格比铂便宜，可以用作助催化剂[7~8]。
本论文从更换新型载体,添加辅助催化剂，探索纳米催化剂的新制备方法入手，利用循环伏安法简单并且容易控制沉积时间的特点[9]，在预处理的玻碳电极上，制得了Pt/Pd纳米催化剂，通过扫描电子显微镜(SEM) 、电子能谱技术(EDS)、X射线光电子能谱分析（XPS）和循环伏安法(CV) 等表征方法，对催化剂的组成、形貌、结构和电催化氧化甲醇活性进行了研究。
1 实验部分1.1 试剂与仪器H2SO4, H 2PtC14，PdCl2 ，氢氧化钠，无水乙醇，甲醇等均为分析纯；超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；JSM5600型扫描电子显微镜(日本)，能量散射光谱（EDS），Quantun-2000X射线光电子能谱，美国NanoScopeⅢ原子力显微镜；CHI 660 C电化学工作站（上海辰华仪器公司）。
niooh甲醇电氧化
niooh甲醇电氧化
甲醇是一种常见的可再生能源，被广泛应用于燃料电池和化工行业。
然而，甲醇的直接氧化反应速率较慢，导致能量转化效率低下。
因此，研究人员一直致力于寻找更高效的电催化剂，以提高甲醇的电化学氧化效率。
近年来，一种新型电催化剂——氢氧化镍（NiOOH）在甲醇电氧化领
域引起了研究人员的广泛关注。
NiOOH作为一种具有高活性和稳定性的电催
化剂，能够有效促进甲醇的氧化反应，提高能量转化效率。
本文将对NiOOH 在甲醇电氧化方面的研究进展进行综述，并探讨其在未来应用中的潜力和挑战。
首先，本文将介绍甲醇电氧化反应的机理和NiOOH的基本性质。
随后，将重点讨论NiOOH在甲醇氧化过程中的催化机理及其影响因素。
在此基础上，本文将综述近年来针对NiOOH电催化剂进行的合成改进和结构优化研究，并评述其对甲醇电氧化性能的影响。
此外，本文还将探讨NiOOH与其他催化剂在甲醇电氧化中的比较研究，并分析NiOOH在实际应用中可能面临的挑战和改进方向。
通过对NiOOH在甲醇电氧化领域的研究，可以更好地了解其作为电催化剂的优势和局限性，为未来进一步开发高效、稳定的甲醇电氧化催化剂提供理论基础和实验指导。
希望本文的综述能够为甲醇电氧化领域的研究提供新的思路和启发，推动该领域的发展和进步。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，NiOOH作为一种新型电催化剂，在甲醇电氧化方面具有广阔的应用前景。
通过进一步深入研究其催化性能和机理，可以不断提高甲醇的电化学氧化效率，推动可再生能源的发展和利用。
希望本文的内容能够为相关研究提供有益的参考和借鉴，为推动甲醇电氧化领域的研究和应用做出贡献。
催化剂表面电荷
催化剂表面电荷催化剂表面电荷在化学反应中起着至关重要的作用。
催化剂是一种能够降低化学反应活化能的物质，从而加速反应速率，提高反应的效率。
而催化剂表面电荷则是催化剂表面上带有正电荷或负电荷的情况，对催化反应的进行有着重要的影响。
催化剂表面电荷影响着催化剂与反应物之间的相互作用。
当催化剂表面带有正电荷时，它会吸引带有负电荷的反应物分子，从而促使反应物吸附在催化剂表面上，增加反应发生的机会。
反之，当催化剂表面带有负电荷时，它会吸引带有正电荷的反应物分子。
这种相互作用有助于提高反应速率，使得催化反应更容易进行。
催化剂表面电荷还可以影响催化剂与反应物之间的电子转移过程。
在催化反应中，电子转移是至关重要的步骤，它直接影响着反应速率和反应产物的选择性。
催化剂表面电荷的不同会影响催化剂与反应物之间电子的转移方向和速率，进而影响反应的进行。
因此，催化剂表面电荷对于催化反应的进行具有重要的调控作用。
催化剂表面电荷还可以影响催化剂的稳定性和寿命。
在催化反应过程中，催化剂表面会受到反应物的吸附和解吸附的影响，导致催化剂的活性逐渐下降。
而通过调控催化剂表面电荷，可以改变催化剂表面的吸附性能，降低反应物对催化剂的解吸附能力，延长催化剂的使用寿命。
催化剂表面电荷还可以影响催化反应的选择性。
在某些催化反应中，反应产物的选择性对于工业生产具有重要意义。
通过调控催化剂表面电荷，可以改变催化剂与反应物之间的相互作用方式，从而影响反应产物的选择性。
这种方式为实现对特定产物的选择性合成提供了一种新的思路。
催化剂表面电荷在催化反应中发挥着重要的作用，影响着催化剂与反应物之间的相互作用、电子转移过程、催化剂的稳定性和寿命以及反应的选择性。
通过对催化剂表面电荷的精确调控，可以实现对催化反应的精准控制，为实现高效、高选择性的化学反应提供了新的途径。
希望未来在这一领域的研究能够取得更多的突破，为化学工业的发展做出更大的贡献。
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负电荷化的铂催化剂对甲醇氧化催化的影响铂（Pt）是现在广泛应用于电极反应的星形催化剂。
最近，越来越多的实验证明表明，向Pt催化剂注入电子可以改善对反应物（例如CH 3 OH）的表面催化反应性。
然而，下面的分子机制仍不清楚。
在这项工作中，通过进行密度泛函理论计算，我们首次在电子中性和注入一个电子的条件下研究了Pt晶格（Pt13）单层甲醇脱氢。
在中性Pt13上，O位点是比甲基位点更优选的吸附，尽管后者可以动力诱导更容易的键断裂。
与之形成鲜明对比的是，在阴离子Pt13-上，甲基位点是更优选的吸附并且可以诱导更容易的键断裂。
由于高能量转换效率，系统简单性和环境友好性，使用甲醇直接作为可燃物（直接甲醇燃料电池-DMFC）的燃料电池越来越受到移动，固定和便携式应用的电源的关注[1] 其中铂基催化剂由于其优异的催化性能而被广泛用作甲醇氧化的阳极催化剂。
因此，为了提供彻底的机械洞察力和开发更有效的DMFCs，大量的研究已经被用于了解中性铂电极上的甲醇氧化反应过程。
[2-4]迄今为止，现有的研究已经公开了两个不同的进化频道（见方案1）。
一个是甲基吸附引发的键断裂，[3]另一个是吸氧方案告了在中性铂电极上甲醇首次脱氢的可能途径引发键断裂[4] 甲基吸附比中性Pt上的吸氧弱得多。
最近，为了促进甲醇的催化活性，实验化学家已经用新的化学合成方法合成了许多纳米复合Pt催化剂。
例如PDDA / Pt-CNT，Pt-CeO2 / CNTs，Pt-WC和Pt-CePO4，它们比铂Pt 催化剂具有更高的电催化活性和对甲醇氧化的化学稳定性。
在Wang等人的工作中，[6]使用循环伏安法将甲醇电氧化电流从383增加到638A g，在Pt催化剂中引入CeO2后，Pt-CeO2 / CNT表现出更高的催化活性甲醇电氧化活性比裸Pt和Pt / CNT。
Park等人[8]已经表明，Ce / Pt = 0.15的Pt-CePO4与裸铂相比表现出更好的甲醇氧化催化活性。
通过氢潜下沉积，对于裸Pt和Ce / Pt = 1.5，形成氢氧化的电化学表面积值分别为1.27和2.1（cm2 / cm2样品），这意味着Pt-CePO4中甲氧基氧化的催化活性几乎是裸铂的两倍。
此外，实验化学家还发现纳米支撑体的表面可以通过一种给电子效应为Pt原子提供更强的负电子性质。
似乎改善甲醇氧化的电子注入非常重要。
图1.提出的机制中中间体的几何优化。
所有优化的最小和过渡态结构表示在M06 / 6-31 + G ** + LanL2DZ // B3L YP / 6-31G * + LanL2DZ水平。
影响。
自然会出现一个问题：电荷注入如何改善Pt催化剂的甲醇氧化活性？为了揭示电子注入的Pt催化剂上甲醇氧化的机理，本文通过对Pt13和Pt13-模型上甲醇的吸附和脱氢第一次比较密度泛函理论研究，CH3OH和Pt催化剂的势能曲线和几何形状如图1和图2所示。
图3显示了具有中性（Pt13）和注入一个电子（Pt13-）的Pt催化剂的DOS。
Pt催化剂和CH3OH之间的吸附能量（Eads）和电荷转移列于表1中。
一般来说，提出的电极上电化学氧化甲醇的机理涉及氧或甲基吸附，随后是CH键或OH键断裂[3，4]在几何优化之后，CH3OH分子可以在中性Pt13晶格上形成两个吸附复合物（见图1）：一个O原子指向Pt晶格（1）（即O吸附），另一个与H C原子上的原子指向Pt晶格（2）（即甲基吸附）。
在1以内，C O债券形成一定程度图2.通过中性Pt13在CH 3 OH 中O-H 键和C-H 键断裂的反应机理，和带有Pt 的带有1e 的Pt13。
408，Pt （1）和O 之间的距离为2.356。
这表明O-孤对甲醇和Pt 表面之间的供体 - 受体相互作用吸附能为16.87 kcal / mol 。
我们的结果与Pang 等人[3b]的计算O 吸附结构一致，以及Karp 等人最近的实验确定[2e]，他们表明在清洁中性图3.中性Pt13的DOS 和带1e 的带电Pt13 (a)和(b)表1：1，1，2，2-，CH3 OH 和Pt 晶格的净电荷的计算键长度，以及CH 3 OH 的吸附能量 [E ads (CH 3OH)] 1 1- 2 2- CH 3OHd O-H(1)(&) 0.978 0.979 0.969 d Pt(1)-O (&)2.356 2.367 d C-H(2)(&)1.094 1.094 1.165 1.143 1.101 d Pt(1)-H(2)(&)1.9622.076 qCH 3OH(e) +0.184 +0.149 +0.166+0.110 qPt 13(e) -0.184 -1.149 -0.166-1.110 E ads (kcal/mol) -16.88 -28.25 -10.84 -28.62Pt （111）在100 K 时，在低覆盖范围内，甲醇吸附热为 - （14.5±0.2）kcal / mol 。
然而，Greeley 和Mavrkakis [4e ，f]预测的O 吸附能量要低得多， 即7.62千卡/摩尔。
另一方面，中性Pt13晶格上的甲基络合物2在结构上与Pang 相同，[3b]，其吸附能为10.84kcal / mol 。
Hartnig 等[3a]报道的值（-2.08 kcal / mol ）要小得多。
可以理解，文献中我们与其他报告值之间的差异可归因于计算模型和水平的选择。
如图2a 所示，在中性Pt13晶格上，O 吸附复合物1需要爬升12.97和27.86 kcal / mol 的固有阻挡层，使得OH （TS1 / 3）和CH （TS1 / 4）分子形成 3（吸收热量2.02kcal / mol ）和4（释放热量22.01kcal / mol ）。
因此，从1开始，在我们的计算中更优选O H 断裂。
相比之下，从甲基吸附复合物2中，C H 断裂具有仅2.67kcal / mol （TS2 / 5）的活性势垒低得多，释放热量为33.92kcal / mol 。
显然，通过甲基吸附引发的通道2！TS2 / 5！应该是Pt13上CH3OH 的主动进化途径，这与Hartnig 和Pang 等[3]的结果一致， 相比之下，频道1！ 通过O 吸附引发的TS1 / 3！3和1！TS1 / 4！4只会导致在Pt13上的CH3OH 沉积，几乎没有命运来驱动键断裂在获得一个电子之后，也找到了两种类型的吸附络合物， 例如，O-吸附（1-）和甲基吸附（2-）。
如表1所示，1-（2.367＆）内Pt （1）和O 原子之间的距离变得比1'（2.356＆）内的距离长，OH （1）和CH （2）的键长在 1-和1几乎相同，它们在游离CH 3 OH 分子中接近OH 和CH 键。
对于另一个吸附复合物2-，Pt （1）和H （2）之间的距离为2.076，明显长于2（1.962＆），而2-（1.143＆）中的CH （2）键短于 在2（1.165＆）中，和2中的CH （2）键长于游离CH 3 OH 分子（1.101＆）中的键。
因此，Pt13-可以削弱C-H （2）键并促进C 原子上H （2）的消除。
两种络合物1-和2-具有相应的吸附能为28.25和28.62千卡/摩尔，明显大于1和2.这表明电子注入可以大大提高吸附稳定性。
如在中性Pt13的情况下，鉴定了三氯甲烷在Pt13-上的演化的三个关键通道（参见图2b ）。
可以发现，当将1e注入Pt13晶格时，O H（TS1 / 3-）和C H（TS1 / 4-）键的本征脱氢势垒显着升高，分别为1.88和23.96千卡/摩尔。
此外，2-的CH裂解屏障为10.81千卡/摩尔（TS2 / 5-），其比TS2 / 5的屏障高8.14千卡/摩尔，并形成中间体5-与释放的热量26.19千卡/摩尔。
因此，从吸附和键解离的观点来看，通过甲基吸附引发的通道2-！TS2 / 5-！比1-！TS1 / 3-！3-（吸收热量为15.18千卡/摩尔））和1-！TS1 / 4-！4-（释放热17.77 kcal / mol）由O-吸附引发，并应形成CH 3 OH在Pt13-上的活性进化途径。
如最近报道的[6,8]当Pt催化剂携带额外的电子时，其催化能力可以比裸铂增加2倍。
在我们的计算中，Pt13上甲醇的C H裂解屏障为2.67 kcal / mol，远低于Pt13上甲醇的O H / C H裂解屏障，表明中性Pt13对Pt13-具有明显的动力学优越性。
这似乎不同意实验。
然而，当甲醇吸附时，我们发现甲醇更容易吸附Pt13-，其吸附能力比Pt13高2-3倍。
此外，甲苯的-CH 3吸附在电子注入的Pt催化剂上以及降低的CH裂解屏障是非常优选的，这肯定有利于减少吸附复合物的寿命（深吸附的络合物通常会引起催化剂中毒）。
结果，电子注入的Pt催化剂可以比中性Pt更好地保持活性。
这再次证实了吸附过程在催化过程中的高度重要性，如文献[10]所述。
因此，通过合作考虑吸附和键合裂解，我们的计算结果与观察到的实验结果一致。
典型的催化方法通常涉及“吸附”和“键转化”步骤。
对于甲基氧化，X H裂解是关键键转移步骤。
[11] 具有明显吸附能量的入口吸附可有利地引发催化反应，特别是在低温和低压条件下。
同时，键断裂屏障应该决定后续的结构演化是否可以进行。
过高的键- 切割屏障将阻碍初始吸附复合物的进一步转化，因此导致不希望的催化剂中毒。
因此，吸附和键合切割之间的协同作用是非常重要的，以允许有效的催化反应。
因此，CH3OH的第一次脱氢反应可以对甲醇的氧化产生关键的影响。
在本工作中，中性Pt13上CH 3 OH的初始吸附和随后的键断裂明显不起作用，即，O吸附比甲基吸附更具竞争力，而由后者引发的X H键切割比前者更优选。
O吸附复合物位于潜在的深井，可以抑制进一步的脱氢。
随着时间的推移，大多数CH3OH物质将沉积在Pt表面上，只有一小部分进行脱氢。
与之形成鲜明对比的是，在阴离子Pt13-上，甲基吸附在热力学中可能稍微更优选，并且可以以动态更具竞争力的方式引发X H裂解。
CH3OH的吸附和键断裂在Pt13-上是协同的！这意味着大多数CH3OH将在长时间间隔内经历脱氢发生（C H）。
因此，在氧化CH3OH时，Pt13-应优于Pt13。
什么原因导致了Pt13！Pt13-？通常，在CH3OH与金属表面的相互作用期间，后者应当作为电子受体。
使用额外的一个电子，Pt13-应该具有比中性Pt13更低的从CH3OH接受电子的能力。
因此，NBO电荷分析（参见表1）显示，与Pt13-相比，CH 3 OH可以用Pt13进行更多的电子转移。
令我们惊讶的是，CH3OH似乎比Pt13更强烈地吸附Pt13。