熔盐电脱氧制备高分散纳米结构PtxRE合金催化剂的研究

基本信息
批准号:51774145
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李冰
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李庆峰,郭卿君,王强,刘晓龙,沈奇欣,王乐萍,曹晓兰
关键词:
稀土金属电化学脱氧熔盐电化学催化性能固态氧化物
结项摘要

Pt and rare earth(RE)alloys catalysts have shown the highest electrochemical activity and best stability to oxygen reduction reaction of polymer electrolyte membrane fuel cell. It is urgent to find a feaible way to prepare nanosized PtxRE alloys.Through cooperation with Prof. Qingfeng Li from Technical University of Denmark, electrochemical deoxidation of oxides in molten salts is proposed to prepare PtxRE alloys. First, both hydrolysis of rare earth nitrates and traditional NaBH4 reduction method are applied to prepare highly dispersive and nanosized Pt and rare earth oxides(REyOz)precusor on high specific surface area carbon support(Pt-REyOz/C).Then PtREyOz/C pallets are made under pressures and used as cathde to prepare PtxRE/C alloys by directly electrochemical deoxidation in chloride molten salts. The research will be focused on the following: (1)the electrochemical deoxidation processes, mechanism and kinetics of PtREyOz/C as well as the formation mechanism of PtxRE alloys,(2)PtxRE alloys morphology,composition and structure as well as the electrochemical catalytic activity and mechanism will be characterized,(3)controllable preparation of PtxRE alloys with different coposition ,morphology and catalytic activity can be reached..Carbon support can effectively prevent the aggregation and growth of nanosized particles of PtxRE alloys, REyOz can be electrochemically deoxidized to form PtxRE alloys on Pt particles. The proposal has exhibited both a feasibility and an original innovation in preparation of nanosized PtxRE alloys.

Pt-稀土(RE)合金催化剂对聚合物燃料电池氧还原反应(ORR)表现出最高的电化学活性和稳定性,急需找到可行的方法制备纳米PtxRE合金。通过与丹麦技术大学李庆峰教授合作,课题拟采用熔盐电化学脱氧方法制备纳米PtxRE合金。采用稀土硝酸盐水解和传统NaBH4还原法,在碳支撑体上制备高度分散的纳米Pt和稀土氧化物(REyOz)前驱体(Pt-REyOz/C),并压制成PtREyOz/C块体。以该块体为阴极,在氯化物熔盐中直接电化学脱氧制备PtxRE/C合金。研究PtREyOz/C电化学脱氧过程、机理和动力学,以及PtxRE合金的形成机理;表征PtxRE合金的形貌、组成、结构以及对ORR的电化学催化性能及机理的影响;实现PtxRE合金组成、形貌和催化性能的可控制备。碳材料能防止PtxRE合金纳米颗粒聚集长大;Pt的存在使REyOz能够电化学脱氧形成合金;研究内容可行,研究思路具有原始创新性。

项目摘要

基于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)大规模应用的需求,寻找合适的化学合成策略制备具有优异氧还原反应(ORR)性能的高分散Pt-RE纳米合金催化剂已迫在眉睫。本项目以克级(g)为单位,首次通过熔盐电化学脱氧法成功的合成了一系列高分散、低纳米尺度的碳负载型Pt-Nd/C合金催化剂。通过协调控制稀土氧化物中Nd元素与Pt元素的摩尔比和电解时长,实现了Pt2Nd和Pt5Nd两种不同结构合金的可控制备。与商业JM Pt/C催化剂及其他文献中所制备的Pt-RE合金催化剂相比,两种Pt-Nd/C合金催化剂均表现出优异的催化活性和稳定性。Pt5Nd/C合金催化剂在0.9 V的质量比活性是商业JM Pt/C催化剂的2.9倍。同时,在g-C3N4的辅助下,通过氢还原成功制备了Pt5La纳米合金,研究了Pt5La/C纳米合金的形成过程和机理、优化了制备工艺。g-C3N4有效降低了氢还原温度和合金的颗粒尺寸,提高了纳米合金的电催化活性。Pt5La/C纳米合金催化剂的半波电位(E1/2)分别比商业JM-Pt/C催化剂高出了近27 mV,在0.9 V下其质量比活性是JM-Pt/C催化剂的2.3倍。.本工作解决了高温下合成高分散、低纳米Pt-RE合金的难题,提供了一种低成本、大规模制备适用于PEMFCs阴极ORR的纳米Pt-RE合金催化剂的方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020

李冰的其他基金

批准号:81800003
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873598
批准年份:2018
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:61571116
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:30971166
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:20306007
批准年份:2003
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701230
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708023
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270308
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81400373
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51205036
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001346
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21676204
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81670616
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81673114
批准年份:2016
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:40673056
批准年份:2006
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:21763022
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40773048
批准年份:2007
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
批准号:51307026
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902262
批准年份:2019
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871231
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81070569
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:20976061
批准年份:2009
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:11404036
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10320003
批准年份:2003
资助金额:25.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71103103
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71001091
批准年份:2010
资助金额:17.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31070257
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81471546
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81370812
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:41902321
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41801092
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51474107
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21206128
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51054004
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:50204006
批准年份:2002
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30870201
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21263019
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50474027
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81703113
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51274102
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81172611
批准年份:2011
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:30600510
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870222
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41807486
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371833
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:30771006
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81600098
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30470161
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:71661013
批准年份:2016
资助金额:28.60
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41073023
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

熔盐中电脱氧制备铌和铌基合金的研究

批准号:50374030
批准年份:2003
负责人:许茜
学科分类:E0415
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
2

熔盐电脱氧制备稀土合金过程机理和强化反应的研究

批准号:50574025
批准年份:2005
负责人:许茜
学科分类:E0412
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
3

金属复合氧化物阴极对熔盐电脱氧制备钛合金的过程强化

批准号:51804172
批准年份:2018
负责人:胡笛
学科分类:E0410
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

ITO废靶熔盐电脱氧-电解精炼分离回收铟和锡的机理研究

批准号:51904003
批准年份:2019
负责人:徐亮
学科分类:E0415
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目