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。
Mn、N共掺杂高活性ORR催化剂的合成
30)．通过热重分析可知，MnPc 分子在 480 ℃下脱 H 形成悬空键而产生的分子间键合作用使其生长为 Mn-N-C/G-30
催化剂．通过 SEM、TEM、XRD 的形貌表征，表明合成 Mn-N-C/G-30 催化剂结构与前驱体酞菁锰完全不同，是一
种新型叶片状纳米材料，且具单晶结构，其晶格间距为 0.315 nm．通过 Raman 和 XPS 的结构表征，证明合成 Mn-
第 54 卷 第 11/tdxbz202006072
天津大学学报(自然科学与工程技术版) Journal of Tianjin University(Science and Technology)
Vol. 54 No. 11 Nov. 2021
Mn、N 共掺杂高活性 ORR 催化剂的合成
N-C/G-30 催化剂结构中形成了不同于 MnPc 中 Mn-N4 配位结构的 Mn-N 活性位点．采用了三电极体系进行电化学
测试．线性伏安扫描测试结果表明，合成 Mn-N-C/G-30 催化剂在 25 ℃、0.1 mol/L 的 KOH 水溶液中的 ORR 起始电 位和在电位 0.88 V 条件下的电流密度分别为 0.97 V 和 1.4 mA/cm2，优于 MnPc(0.85 V 和 0.1 mA/cm2)和商业化 Pt/C 催化剂(0.94 V 和 1.3 mA/cm2)的性能(以上电位均相对于氢标电位)．K-L 图的计算结果表明，合成 Mn-N-C/G-30 催
大量的研究表明，过渡金属-氮-碳(Metal-N-C， Metal＝Fe、Co、Mn 等)催化剂通过降低氧还原过程 表面吸附的*OOH 和*OH 中间产物的结合能，表现出 高的 ORR 电催化活性[9-10]．Anandhababu 等[11]通过 聚铁酞菁碳化制备的 Fe-N-C 催化剂，与 20% (质量 分数)的商业化 Pt/C 催化剂相比，具有更高的 ORR 催化活性．最近，Lü 等[12]研究了在聚对苯乙烯磺酸 钠改性石墨烯上生长的钴(Ⅱ)四硝基酞菁钴的 ORR 活性．这种催化剂在 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液中显示 出高的 ORR 电催化活性及良好的性能稳定性．
催化剂及其催化活性的研究
工业上常用单位重量或单位体积的催化剂对反应物转化程度(转化百分数)即用转化率来表示活性。转化率高则活性高,转化率低则活性低。例如用转化率和收率表示催化活性,设反应为aA→pB
则A的转化率为XA= a,p—反应方程式系数项
B的收率为YB= NA0—反应物A的总量
B的选择率为SB= NA—未反应的反应物A的量
空速和接触时间是决定转化率和产率的重要因素。因此工业上又用空时得量(SpacefimeYield简称STV)的数值来表示催化剂的活性。它是指每小时每升催化剂所能生产的产物重量(用公斤计算)的数值。
由上述影响可知,我们在评定催化剂活性好坏时,必须固定温度,空速(或接触时间)时才行,否则就没有意义。
3.2添加物对催化剂活性的影响
助催化剂:人们希望改善催化剂的性能,常常在催化剂中添加适宜的助催化剂。由于助催化剂的种类较多,清况也很复杂,很难把助化剂和载体的作用严格区别开。一般认为助催化剂的用量少,而载体的用量大。即:助催化剂:“在催化剂中加入少量物质(通常<01%)这些物质当单独存在时,活性很小,但添加到催化剂中后,可使催化剂具有更好的活性、稳定性或选择性”。助催化剂有一个最适宜的添加量,此时活性可以达到最大值。助催化剂与主催化剂之间实际上发生复杂的作用。助催化剂具有能改变催化剂的表面积,增加催化剂的活性中心,防止活性中心半熔而增加催化剂的稳定性等作用。助催化剂大体分为:结构助催化剂(Structuralpromoter)、电子助催化剂(Electronicpromoter)、双重作用的助催化剂(DualAdditionpromoter)、晶格缺陷助催化剂(LatticeDefectpromoter)、增界助催化剂(Ad lineationpromoter)、选择性助催化剂(Selectivity promoter)、扩散助催化剂(Diffusion promoter)。
铂族金属催化剂的活性及稳定性研究
铂族金属催化剂的活性及稳定性研究随着能源危机的不断加剧，环保意识的逐渐增强，绿色化学技术及新能源技术得到了广泛关注。
而催化是一种广泛应用于化学领域的技术，很多反应必须通过催化才能够完成。
铂族金属催化剂（包括铂、钯、铑、钌、铱、锇）作为最重要的催化剂之一，具有催化活性高，选择性好的优点，被广泛用于化学工业、环境保护、能源转化等领域。
本文将重点介绍铂族金属催化剂的活性及稳定性研究。
一、铂族金属催化剂的活性研究催化剂的活性是指催化剂在一定的反应条件下，对反应物质发生化学反应的能力，是衡量催化剂性能的重要指标。
铂族金属催化剂被广泛应用的原因之一，就是由于其催化活性高。
下面将以铂为例，介绍铂催化剂的活性研究。
铂在许多反应中表现出优异的催化性能，如烷基化、芳基化、烯烃加氢和脱氧等反应。
但是，铂的催化活性除了跟其本身的电子结构、表面缺陷、晶面反应等因素有关之外，也与其状态、形貌、晶核等因素密切相关。
因此，铂的催化性能的优化就需要对上述因素进行深入研究。
1. 状态对铂催化活性的影响铂的状态是指催化剂的结晶状态或晶体形貌，在不同状态下，铂的催化活性表现不同。
许多研究表明，纳米铂催化剂的活性要比块状铂催化剂高。
而纳米铂的活性差异则与其表面能、晶体形貌、表面氧化物等因素密切相关。
另外，铂的氧化态与还原态也会直接影响其催化活性。
研究表明，对于某些反应，还原态铂催化剂的活性明显高于氧化态铂催化剂。
2. 形貌对铂催化活性的影响铂的晶系和形貌也会影响其催化活性。
研究表明，多晶体铂催化剂的活性要高于单晶体铂催化剂，并且，还可以通过调节多晶体铂的晶粒度来控制活性。
3. 晶核对铂催化活性的影响晶核是晶体生长的开始，在晶核成长阶段就会对形貌和结构产生影响。
研究表明，较优的晶核可以提高铂的晶面反应活性，增加铂催化剂的活性。
二、铂族金属催化剂的稳定性研究催化剂的稳定性是指催化剂在反应条件下的稳定性，包括催化剂的热稳定性、机械稳定性、毒物抗性等方面。
有机合成催化剂的活性和选择性
有机合成催化剂的活性和选择性有机合成催化剂是现代有机化学领域中的重要工具，它们在有机合成反应中起到了至关重要的作用。
催化剂能够加速反应速率，并且能够控制反应的活性和选择性，从而实现高效、高产率的有机合成过程。
本文将探讨有机合成催化剂的活性和选择性，并讨论一些常见的催化剂类型及其应用。
有机合成催化剂的活性是指催化剂在反应中能够有效地促进反应进程，提高反应速率。
活性取决于催化剂的化学性质和结构特点。
常见的有机合成催化剂包括金属催化剂、酸碱催化剂和酶催化剂等。
金属催化剂常用于氢化、氧化、还原、羰基化等反应中。
例如，铂、钯、铑等金属催化剂在氢化反应中表现出很高的活性，可以催化烯烃的氢化生成相应的烷烃。
酸碱催化剂常用于酯化、酮化、酰胺化等反应中。
例如，硫酸、氯化锌等酸催化剂可以催化酯化反应，将醇和酸酐反应生成酯。
酶催化剂则是一类天然催化剂，具有高活性和高选择性。
例如，脂肪酶可以催化酯化反应，将醇和酸反应生成酯。
有机合成催化剂的选择性是指催化剂在反应中能够选择性地促进某一种特定的反应路径，生成目标产物。
选择性取决于催化剂的结构、配体和反应条件等因素。
催化剂的结构决定了其与底物之间的相互作用方式，从而影响反应的选择性。
配体的选择和配体的配位方式也会对催化剂的选择性产生重要影响。
反应条件如温度、压力、溶剂等也会对催化剂的选择性产生影响。
例如，金属催化剂的选择性可以通过改变配体结构和反应条件来调控。
酸碱催化剂的选择性可以通过改变酸碱强度、酸碱配比和反应条件来调控。
酶催化剂的选择性则是由酶的结构和活性决定的，可以通过改变酶的结构或引入修饰基团来调控。
除了活性和选择性，催化剂的稳定性也是一个重要的考虑因素。
稳定的催化剂可以长时间地保持其活性和选择性，从而实现连续、高效的有机合成过程。
催化剂的稳定性受到催化剂的化学性质和反应条件的影响。
例如，金属催化剂在氧化、还原等反应中容易发生腐蚀和失活，因此需要选择具有良好稳定性的金属催化剂或采取适当的反应条件来提高其稳定性。
铂基催化剂的制备及其应用研究
铂基催化剂的制备及其应用研究铂基催化剂是一类优秀的催化剂，在化工、能源等领域中应用广泛。
本文将介绍铂基催化剂的制备方法和应用研究进展。
一、铂基催化剂的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的铂基催化剂制备方法，主要原理是通过水/乙醇等溶剂中配合物溶胶的形成，再通过热处理、干燥、焙烧等步骤将溶胶转化为凝胶，最终形成铂基催化剂。
这种方法不仅制备简单，而且可以控制催化剂的晶粒大小、孔径分布等结构性能，从而提高催化剂的催化活性和选择性。
2. 沉淀法沉淀法是一种以铂酸盐、氯铂酸等为原料，通过还原、沉淀等方式制备铂基催化剂的方法，它的优点是制备过程简单，产量高，可批量生产。
但是，沉淀法所得催化剂的结构和性能存在较大不确定性，因为化学反应过程不可控的因素较多。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种制备铂基催化剂的高效方法，它以金属有机化合物、有机卤化物等为前体，在惰性气体/惰性气体+氧气的气氛中进行化学反应，其中产生的热量和化学反应生成的各种中间体，最终在高温下形成纯铂或铂基合金微晶。
这种方法制备的铂基催化剂具有高的纯度、高催化活性和良好的耐热性。
二、铂基催化剂的应用研究进展1. 化工催化铂基催化剂在化工领域中有广泛的应用，例如制备高活性和选择性的异构化催化剂，用于重碳氢分子环化反应、重氮化反应及加氢裂解等催化反应。
2. 能源转化与存储铂基催化剂在能源转化和存储中也具有重要的应用，例如用于制备高效的氢燃料电池催化剂，实现清洁能源转化和利用，还可用于太阳能电池中的反向微反应器件等。
3. 生物医药领域铂基催化剂还在生物医药领域中得到了广泛的应用，例如铂基催化剂可以用于纯化制备蛋白质，丙型流感病毒抑制剂等。
此外，铂基催化剂还可用于癌症治疗，抗生素制药等方面的研究。
总之，铂基催化剂是一种广泛且重要的催化剂，它在化工、能源等领域中的应用日益广泛。
通过针对铂基催化剂的结构优化、表面修饰等技术研究，将有助于提高铂基催化剂的催化活性、选择性和稳定性，从而为更广泛的应用市场提供更好的技术服务和催化剂供给。
铂催化剂催化原理
铂催化剂催化原理
铂催化剂主要通过提供活性位点和调节化学反应过渡态能量来催化反应。
在催化反应中，铂催化剂的活性位点是指具有较高电子亲和力的铂原子或团簇中的某些特定位置。
这些活性位点能够与反应物发生相互作用，从而促使反应发生。
催化反应的原理之一是过渡态理论，即反应中存在催化剂与反应物形成的反应中间体，即过渡态。
铂催化剂能够通过与反应物形成化学键来降低过渡态的能量，从而降低反应的活化能。
这种能量降低使得反应更容易进行。
此外，铂催化剂还可以通过调节反应物之间的相互作用，改变反应物的电荷分布和活性，提高反应的选择性和活性。
例如，在液相氢化反应中，铂催化剂可以吸附氢气并在表面与反应物发生反应，从而促进反应的进行。
总体而言，铂催化剂通过提供活性位点和调节过渡态能量来催化反应，从而降低反应的活化能并提高反应的速率和选择性。
电解水制氢过程中铂基催化剂的研究
电解水制氢过程中铂基催化剂的研究随着全球环保意识日益提高，燃料电池越来越得到人们的青睐，而燃料电池中的氢气则成为了一个重要的能源，本文探讨的是电解水制氢过程中铂基催化剂的研究。
一、电解水制氢过程简介电解水制氢是一种纯净、环保的氢气生产方法。
水分子在经过电解后，被分解为氢和氧，其中的反应式如下：2H2O --> 2H2+O2在这个过程中，电池将电能转化为化学能，同时将水分子分解成氢和氧，其中氢气可以被收集和利用，而氧则被氧化成水分子排放。
二、铂基催化剂的作用然而由于水分子本身的稳定性，水分子很难被电解分解。
因此，需要一种催化剂来加速水分子的离解过程，同时增强氢气的产生速率。
铂基催化剂是一种常用的催化剂，它能够促进水的电解，提高氢气生成速率。
铂基催化剂是由铂金属和其它金属（如钯、钌等）共同构成的化合物。
铂金属拥有很好的催化性能，它可以加速水分子离解成氢离子和氢气，并且可以使氢离子在催化剂表面上转移，从而增强了氢气的产量。
三、目前铂基催化剂的研究现状铂基催化剂已经在燃料电池和电解水制氢等领域得到了广泛应用。
然而，目前的铂基催化剂存在一些问题，如价格较高，铂金属对毒气的抗性较差等。
这些问题使得铂基催化剂无法完全取代其它催化剂。
因此，研究人员对铂基催化剂进行了进一步的研究，以寻找更加优秀的铂基催化剂。
研究表明，掺杂其它金属（如钯、钌、铑等）的铂基催化剂，可以大大提高催化剂的抗毒气能力和催化性能。
此外，研究人员还将焦磷酸铁等非贵金属催化剂和铂金属催化剂复合使用，形成了一种新型的催化剂。
该催化剂不仅在电解水制氢过程中表现出很好的催化性能，在燃料电池中也具有很高的催化活性，而且价格较低，具有良好的应用前景。
四、结论总之，随着环保意识的日益提高，电解水制氢成为了一种新型的氢气生产方式。
铂基催化剂的研究是电解水制氢过程中不可缺少的一环，而随着研究的进一步深入，科学家们也将有望找到一种性能更加优异、价格更加合理的铂基催化剂，并且加速燃料电池等技术的发展。
铂基催化剂的制备及其催化性能研究
铂基催化剂的制备及其催化性能研究一、引言催化剂是一种重要的化学品，可以在反应过程中增强反应速率、改变反应选择性等。
铂基催化剂被广泛应用于石油化工、化学合成和环境保护等领域。
近年来，随着人们对环境和资源的关注，对铂基催化剂的研究也日益重要。
本文将介绍铂基催化剂的制备方法、表征手段和催化性能研究，并探讨其应用前景。
二、铂基催化剂的制备铂基催化剂分为负载型和非负载型。
负载型催化剂由铂及其它过渡金属或氧化物负载在某种载体上制成，如氧化铝、硅胶等。
非负载型催化剂不需要载体，直接制备。
1.负载型制备方法（1）浸渍法：将负载体（如γ-Al2O3）浸泡在铂盐溶液中，蒸干，再还原得到铂负载催化剂。
（2）共沉淀法：将负载体、铂盐和过渡金属盐同时溶于适当溶液中，调节pH值，共沉淀，再还原得到铂负载催化剂。
（3）络合物沉淀法：将铂和过渡金属溶于异丙醇中，与负载体反应，络合物沉淀，再还原得到铂负载催化剂。
2.非负载型制备方法（1）氧气化还原法：将铂盐溶于水中，加入适量氧气和还原剂，使铂被氧化还原，并析出铂基催化剂。
（2）微波辐射法：将铂盐溶于水中，放置在微波炉中，通过微波辐射反应，得到铂基催化剂。
三、铂基催化剂的表征铂基催化剂的表征方法多种多样，主要包括X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、氮吸附–脱附等。
XRD可以分析铂基催化剂的晶体结构，TEM和SEM可以获得催化剂的形貌和尺寸分布，FTIR可以表征催化剂表面官能团的种类和含量，氮吸附–脱附则可以测量催化剂的比表面积和孔径分布等。
四、铂基催化剂的催化性能研究铂基催化剂的催化性能可以通过催化剂的活性、选择性、稳定性等方面来衡量。
此外，还可以评估催化剂对于反应产物的选择性和反应机理的理解。
铂基催化剂通常应用于烷基化、加氢、加氢解等反应过程中。
比如，铂基催化剂可以催化芳烃加氢形成环烷烃，提高燃料的辛烷值；也可以催化碳氢化合物加氢解生成低碳烯烃，如扭烯烃和顺烯烃等，提高产物的选择性。
化学化学催化剂选择
化学化学催化剂选择化学催化剂选择催化剂是一种能够促进或改变化学反应速率的物质。
在化学工业中，催化剂的选择对于反应效率和产品选择具有重要影响。
正确选择催化剂可以提高反应速度、减少能耗、增加产率和选择性。
本文将探讨化学催化剂选择的准则和方法。
一、反应性能需求在选择催化剂之前，首先需要明确反应的性质和需求。
这包括反应类型（如氧化、加氢、脱氢等）、反应条件（如温度、压力、反应物浓度等）、期望的产物和产率等。
不同的反应需要不同的催化剂来满足需求。
二、催化剂种类1. 酸碱催化剂：例如硫酸、氢氧化钠等。
酸催化常用于酯化、醇化等酸碱中和反应。
碱催化常用于氢解酯、酰胺化等碱催化反应。
2. 过渡金属催化剂：通过调整过渡金属的配体和物种，可以实现多种不同的催化反应。
例如，铂金属可以用作氧化反应的催化剂，钯金属可以用作加氢反应的催化剂。
3. 酶催化剂：酶催化剂是生物体内的天然催化剂，具有高效、高选择性和环境友好等特点。
适用于生物化学反应和生物转化过程。
三、催化剂选择准则在选择催化剂时，需要考虑以下几个准则：1. 活性和稳定性：催化剂应具有高活性，即能够在相对温和的反应条件下实现高速反应。
同时，催化剂还应具有良好的稳定性，能够长时间维持催化活性。
2. 选择性：催化剂应具有选择性，能够在复杂的反应体系中选择性地产生所需的产物。
3. 负担量：催化剂应具有适当的负担量，以提供足够的表面活性位点，从而实现高催化活性。
4. 合成成本：催化剂的合成成本应该合理，并能够满足工业化生产需求。
5. 毒性：部分催化剂可能具有毒性，应在选择过程中加以考虑，以确保生产过程的安全性和环保性。
6. 抗中毒性：某些反应过程中会产生中毒副产物，因此催化剂需要具有抗中毒性能，能够在中毒环境下保持催化活性。
四、催化剂选择方法1. 经验法：根据历史数据和经验，选择适用于该反应的常见催化剂。
2. 总结法：通过总结相似反应中使用的催化剂种类和性能，推导出适合该反应的催化剂。
理论计算铂基催化剂上氢气的吸附行为
理论计算铂基催化剂上氢气的吸附行为2016-08-08 12:56来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部M-Pt双金属(111)表面上H原子的吸附模型氢气作为一种清洁能源的优良载体, 具有无污染和高转化效率等诸多优点, 因此其制备、分离和储存近年来已成为研究的热点. 储氢是氢能大规模利用的关键环节之一. 在众多的储氢方法中, 有机氢化物储氢具有安全性好, 效率高, 可以实现大规模、长距离储存与输送等优点, 它借助于不饱和芳烃及其对应的有机氢化物之间的可逆加氢和脱氢化学反应实现氢的储存和释放.Pt催化剂被认为是有机氢化物脱氢反应中具有应用前景的催化剂之一, 然而由于其昂贵的价格使得工业化成本较高, 因此, 寻找合适的第二金属掺入Pt既可以降低成本, 同时还可能使其具有更好的催化脱氢能力. Nørskov等认为, 催化剂与反应中间体之间应该有适宜的相互作用, 不能太强也不能太弱. Chen等在环己烯加氢研究中发现, 当催化表面对氢原子的吸附能较高时有利于加氢, 而催化表面对氢的吸附能比Pt稍低时, 则有利于脱氢. 因此, 研究氢原子在Pt金属以及Pt系双金属表面的吸附行为, 可为脱氢催化剂活性组分的筛选和催化剂结构设计提供一定的理论依据.随着计算机模拟技术的高速发展,运用密度泛函理论(DFT)计算不同材料的体系能量及电子结构等性质, 获取其内在的构效关系, 进而实现材料的可控合成已备受关注. 目前, 研究者们已经对氢吸附在多种过渡金属表面的行为进行了大量探究.Løvvik和Olsen以及Paul和Sautet分别计算了氢原子在Pd(111)表面的吸附能, 发现氢原子在hcp穴位和桥位的吸附能相近但稳定性明显低于fcc穴位. Kresse和Hafner研究了氢原子在Ni(100)、(110)和(111)三个表面的吸附情况, 结果显示Ni(110)表面能最低. 当覆盖度为0.25 ML时, 氢原子在这三种表面最稳定吸附位均是fcc穴位. 黄永丽和刘志平研究了氢和硫原子在金属Pd、Au、Cu表面的吸附, 结果表明氢原子在此三种金属(111)表面的最稳定吸附位均为fcc穴位, 氢原子在Pd表面吸附最稳定, Cu次之, Au最差. Watson等研究了氢原子在Ni、Pd、Pt金属(111)表面的吸附情况, 发现Ni 和Pd上氢原子的穴位吸附比顶位吸附更为稳定, 而Pt上氢原子在不同吸附位的吸附能相近, 使其表面扩散较为容易. 此外, Lima等采用实验和DFT结合的方法, 研究了Pt(111)面掺杂3d过渡金属构成的双金属表面催化活性与氢原子吸附行为的内在联系, 验证了利用DFT进行催化材料设计的可靠性.西安交通大学化工学院化工系齐随涛等人采用密度泛函理论(DFT)考察了Pt(100)、(110)、(111)三种表面氢原子的吸附行为, 计算了覆盖度为0.25 ML时氢原子在Pt三种表面和M-Pt(111)双金属(M=Al, Fe, Co, Ni, Cu, Pd)上的最稳定吸附位、表面能以及吸附前后金属表面原子层间弛豫情况. 分析了氢原子在不同双金属表面吸附前后的局域态密度变化以及双金属表面d带中心偏离费米能级的程度并与氢吸附能进行了关联. 计算结果表明, 在Pt(100), Pt(110)和Pt(111)表面, 氢原子的稳定吸附位分别为桥位、短桥位和fcc穴位. 三种表面中以Pt(111)的表面能最低, 结构最稳定. 氢原子在不同M-Pt(111)双金属表面上的最稳定吸附位均为fcc穴位, 其中在Ni-Pt双金属表面的吸附能最低, Co-Pt次之. 表明氢原子在Ni-Pt和Co-Pt双金属表面的吸附最稳定. 通过对氢原子在M-Pt(111)双金属表面吸附前后的局域态密度变化的分析, 验证了氢原子吸附能计算结果的准确性. 掺杂金属Ni、Co、Fe的3d-Pt(111)双金属表面在吸附氢原子后发生弛豫, 第一层和第二层金属原子均不同程度地向外膨胀. 此外, 3d金属的掺入使得其对应的M-Pt(111)双金属表面d带中心与Pt相比更靠近费米能级, 吸附氢原子能力增强, 表明3d-Pt系双金属表面有可能比Pt具有更好的脱氢活性.。
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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.。