复合碳载体负载Pd催化剂的乙醇电氧化性能

doi:10.7503/cjcu20170303

高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (2): 337.doi: 10.7503/cjcu20170303

复合碳载体负载Pd催化剂的乙醇电氧化性能

陈维民¹(), 朱振玉^1,²

1. 沈阳理工大学环境与化学工程学院, 沈阳 110159
2. 山东新龙集团研发中心, 寿光 262709

收稿日期:2017-05-10 出版日期:2018-02-10 发布日期:2017-12-23
作者简介:联系人简介: 陈维民, 男, 博士, 教授, 主要从事催化材料及能源电化学研究. E-mail: cwmchem@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21273152)资助

Performances of a Hybrid Carbon Material Supported Pd Catalyst for Ethanol Electrooxidation^†

CHEN Weimin^1,^*(), ZHU Zhenyu^1,²

1. School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China
2. R&D Center of Shandong ShinLong Group, Shouguang 262709, China

Received:2017-05-10 Online:2018-02-10 Published:2017-12-23
Contact: CHEN Weimin E-mail:cwmchem@163.com
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21273152)

摘要/Abstract

摘要：

以石墨烯纳米片(GNP)和XC-72炭黑组成复合碳载体, 制备了Pd/C-GNP催化剂, 并考察了其乙醇电氧化性能. 透射电子显微镜和X射线衍射分析结果表明, 复合载体的采用改善了催化剂的结构, 促进了Pd纳米粒子的分散. 电化学测试结果表明, Pd/C-GNP催化剂具有较大的电化学活性表面积; 在碱性介质中, Pd/C-GNP催化剂的乙醇氧化活性显著高于Pd/GNP和Pd/C催化剂; Pd/C-GNP催化剂还表现出优良的抗中毒能力, 这可能得益于Pd/C-GNP催化剂中金属-载体的相互作用.

关键词: 电催化剂, 钯, 乙醇氧化, 碳载体

Abstract:

A novel Pd/C-GNP catalyst was prepared using a hybrid carbon support composed of graphene nanoplatelets(GNP) and carbon black, and the performances of the catalyst for ethanol electrooxidation in alkaline media were evaluated. Transmission electron microscopy(TEM) and X-ray diffraction(XRD) measurements showed that the structure of the catalyst was improved and the dispersion of the Pd nanoparticles was facilitated by using the hybrid carbon support. Electrochemical measurements showed that the Pd/C-GNP catalyst had a high electrochemical active surface area. The ethanol-oxidation activity of Pd/C-GNP was remarkably higher than that of Pd/GNP and Pd/C in alkaline media. In addition, Pd/C-GNP exhibited an improved poison resistance and a high electrochemical stability, which could be attributed to the interaction between Pd nanoparticles and the carbon support.

Key words: Electrocatalyst, Pd, Ethanol oxidation, Carbon support

中图分类号:

O643.32
O646

TrendMD:

陈维民, 朱振玉. 复合碳载体负载Pd催化剂的乙醇电氧化性能. 高等学校化学学报, 2018, 39(2): 337.

CHEN Weimin, ZHU Zhenyu. Performances of a Hybrid Carbon Material Supported Pd Catalyst for Ethanol Electrooxidation^†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(2): 337.

图/表 9

Fig.1 TEM images of catalysts Pd/C(A), Pd/GNP(B) and Pd/C-GNP(C)

Fig.2 XRD patterns of catalysts Pd/C(a), Pd/GNP(b) and Pd/C-GNP(c)

Fig.3 CV curves of catalysts in 1.0 mol/L KOH solution

Fig.4 Schematic illustration of the Pd/C-GNP catalyst

Fig.5 Cyclic voltammetry curves in 1.0 mol/L C2H5OH+1.0 mol/L KOH solution a. Pd/C; b. Pd/GNP; c. Pd/C-GNP.

Fig.6 EIS spectra in 1.0 mol/L C2H5OH+1.0 mol/L KOH solutionInset: equivalent circuit. a. Pd/C; b. Pd/GNP; c. Pd/C-GNP.

Fig.7 LSV curves of catalysts in 1.0 mol/L C2H5OH+1.0 mol/L KOH solution a. Pd/C; b. Pd/GNP; c. Pd/C-GNP.

Fig.8 Pd3d XPS spectra of catalysts(A) Pd/C; (B) Pd/GNP; (C) Pd/C-GNP.

Fig.9 Chronoamperometric curves of catalysts in 1.0 mol/L C2H5OH+1.0 mol/L KOH solutiona. Pd/C; b. Pd/GNP; c. Pd/C-GNP.

参考文献 25

[1]	Bianchini C., Shen P. K., Chem. Rev., 2009, 109(9), 4183—4206
[2]	Antolini E., Gonzalez E. R., J. Power Sources, 2010, 195(11), 3431—3450
[3]	Brouzgou A., Podias A., Tsiakaras P., J. Appl. Electrochem., 2013, 43(2), 119—136
[4]	Kamarudin M. Z. F., Kamarudin S. K., Masdar M. S., Daud W. R. W., Int. J. Hydrogen Energy, 2013, 38(22), 9438—9453
[5]	Li Q. X., Mao H. M., Zhu P. P., Cao X. L., Lu T. H., Xu Q. J., Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(3), 602—607
	(李巧霞, 毛宏敏, 朱萍萍, 曹晓璐, 陆天虹, 徐群杰. 高等学校化学学报, 2014,35(3), 602—607)
[6]	Liu J., Lü C., Jin C., Guo Y., Wang G., Chem. Res. Chinese Universities, 2016, 32(2), 234—241
[7]	Liang Q., Zhang L., Cai M., Li Y., Jiang K., Zhang X., Shen P. K., Electrochim. Acta, 2013, 111, 275—283
[8]	Suh W., Ganesan P., Son B., Kim H., Shanmugam S., Int. J. Hydrogen Energy, 2016, 41(30), 12983—12994
[9]	Huang H., Chen H., Sun D., Wang X., J. Power Sources, 2012, 204, 46—52
[10]	Ma C., Liu W., Shi M., Lang X., Chu Y., Chen Z., Zhao D., Lin W., Hardacre C., Electrochim. Acta, 2013, 114, 133—141
[11]	Marinkas A., Hempelmann R., Heinzel A., Peinecke V., Radev I., Natter H., J. Power Sources, 2015, 295, 79—91
[12]	Chen X., Cai Z., Chen X., Oyama M., J. Mat. Chem. A, 2014, 2, 315—320
[13]	Wu H., Guo C., Li J., Ma Z., Feng Q., Chen C., Int. J. Hydrogen Energy, 2016, 41(45), 20494—20501
[14]	Gao L., Yue W., Tao S., Fan L., Langmuir,2013, 29(3), 957—964
[15]	Yu D. L., Zhang B. W., He X. Q., Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(12), 2176—2183
	(俞丁凌, 张博文, 何兴权. 高等学校化学学报, 2016,37(12), 2176—2183)
[16]	Jin Y. X., Jia W. P., Liang D. X., Li F., Li R. R., Zheng M. M., Gao W. Y., Ni J. M., Hu J. J., Wu T. H., Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(4), 653—659
	(金燕仙, 贾文平, 梁丹霞, 李芳, 李嵘嵘, 郑梦梦, 高为一, 倪佳敏, 胡佳杰, 吴廷华. 高等学校化学学报, 2017,38(4), 653—659)
[17]	Li Y., Li Y., Zhu E., McLouth T., Chiu C. Y., Huang X., Huang Y., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134(30), 12326—12329
[18]	Qin Y. H., Yang H. H., Zhang X. S., Li P., Ma C. A., Int. J. Hydrogen Energy, 2010, 35(15), 7667—7674
[19]	Awasthi R., Singh R. N., Carbon,2013, 51, 282—289
[20]	Zhao Y., Zhan L., Tian J., Nie S., Ning Z., Electrochim. Acta, 2011, 56(5), 1967—1972
[21]	Huang X., Li Z., Zhang X., He X., Lin S., J. Colloid Interf. Sci., 2013, 393, 300—305
[22]	Wang M., Ma Z., Li R., Tang B., Bao X. Q., Zhang Z., Wang X., Electrochim. Acta, 2017, 227, 330—344
[23]	Bard A.J., Faulknler L. R.,Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, Translated by Shao Y. H., Zhu G. Y., Dong X. D., Zhang B. L., Chemical Industry Press, Beijing, 2005, 256—270
	(邵元华, 朱果逸, 董献堆,张柏林[译].电化学方法原理和应用, 北京: 化学工业出版社, 2005, 256—270)
[24]	Datta J., Dutta A., Mukherjee S., J. Phys. Chem. C, 2011, 115(31), 15324—15334
[25]	Groves M. N., Malardier-Jugroot C., Jugroot M., J. Phys. Chem. C, 2012, 116(19), 10548—10556

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[1]	汪思聪, 庞贝贝, 刘潇康, 丁韬, 姚涛. XAFS技术在单原子电催化中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220487.
[2]	范建玲, 唐灏, 秦凤娟, 许文静, 谷鸿飞, 裴加景, 陈文星. 氮掺杂超薄碳纳米片复合铂钌单原子合金催化剂的电化学析氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220366.
[3]	谭彦, 余申, 吕佳敏, 刘湛, 孙明慧, 陈丽华, 苏宝连. 介孔γ-Al₂O₃微球的高效制备及负载Pd催化剂的性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220133.
[4]	黄汉浩, 卢湫阳, 孙明子, 黄勃龙. 石墨炔原子催化剂的崭新道路:基于自验证机器学习方法的筛选策略[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(5): 20220042.
[5]	王明智, 郑燕萍, 翁维正. CeO₂负载的PdO与Ce_1‒_x Pd _x O_2‒_δ 物种的甲烷催化燃烧性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(4): 20210816.
[6]	张小玉, 薛冬萍, 杜宇, 蒋粟, 魏一帆, 闫文付, 夏会聪, 张佳楠. MOF衍生碳基电催化剂限域催化O₂还原和CO₂还原反应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210689.
[7]	丁钦, 张梓轩, 徐培程, 李晓宇, 段莉梅, 王寅, 刘景海. Cu, Ni, Co掺杂对Fe碳纳米管的结构及电催化性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220421.
[8]	何宇婧, 李佳乐, 王东洋, 王福玲, 肖作旭, 陈艳丽. 锌活化Fe/Co/N掺杂的生物质碳基高效氧还原催化剂[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220475.
[9]	姜珊, 申倩倩, 李琦, 贾虎生, 薛晋波. Pd增强缺陷态TiO₂纳米管阵列的光催化产氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220206.
[10]	郭阳, 林凯, 谢凯强, 刘晟. 基于钯铜催化合成靛红类化合物的新方法[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2798.
[11]	武亚强, 刘思明, 金顺敬, 严永情, 王朝, 陈丽华, 苏宝连. 锌掺杂NiCoP多孔双层阵列电极材料的制备及电催化产氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2483.
[12]	任颖, 李昌华, 王涛, 薛珊珊, 张婷婷, 贾建峰, 武海顺. 钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4⁃噁二唑⁃2(3H)⁃酮杂环化合物机理的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1793.
[13]	李旭, 王晓一, 孙洁. 二次离子电池高比容量负极碳载体的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(5): 1543.
[14]	杨涛, 姚会影, 李青, 郝伟, 迟力峰, 朱嘉. 高催化活性M-BHT(M=Co， Cu)电催化还原CO₂为CH₄的密度泛函理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 1268.
[15]	李潇,邢莉莎,赵婉君,王永钊,赵永祥. Pd-Cu/羟磷灰石的制备及常温常湿CO催化氧化性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1600.

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