摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高转化效率、高功率密度以及低污染等优点,目前受到广泛关注。燃料电池的性能主要受限于阴极的氧还原反应,其成本也受限于阴极催化剂。目前人们已经设计了许多策略、开发了许多催化剂,特别是铂基合金催化剂,来加快氧还原反应的速率,提高燃料电池性能。然而,由于过渡金属的溶解以及纳米粒子的团聚等问题,氧还原催化剂以及燃料电池的长效稳定性仍然存在问题。如何设计高效、高稳定的燃料电池阴极催化剂,对于进一步推动燃料电池的应用十分关键。针对燃料电池阴极催化剂稳定性的问题,本文综述了近年来提升燃料电池铂基催化剂稳定性的原理、策略与方法,首先我们从热力学和动力学上阐述影响催化剂稳定性的原因及其调控原理。随后,我们将概述一些具有代表性的提升催化剂稳定性的策略和方法。最后,我们对未来发展方向进行了总结与展望。

摘要：综述了铂基SO_(2)去极化电解(SDE)阳极催化剂的研究进展。SDE阳极反应条件苛刻,铂基催化剂因具备良好的导电性、抗腐蚀性,并能够有效抵抗H_(2)S等硫物质的毒化,成为SDE阳极催化剂的首选。通过引入Al、Cr、Ni等非贵金属元素,可有效提高铂基催化剂性能并减少Pt的用量。在载体方面,综述和讨论了活性炭、石墨、炭黑、石墨烯以及SiC/TiC等对铂基催化剂性能的影响,此外分析了催化剂制备工艺对催化剂结构参数和性能的影响。尽管已经取得了很多研究成果,但当前对铂基SDE阳极催化剂的长期稳定性、多金属催化剂各金属元素间的相互作用等方面的研究尚较少,进一步优化催化剂设计、加强载体筛选及其改性,开发新的制备工艺,提高Pt利用率及催化剂的活性和稳定性,是未来相关研究的关键所在。

摘要：肉桂醛作为一种典型的α,β-不饱和醛,其选择加氢常被用作模型反应来研究催化剂的构效关系.然而,如何获得兼具高活性及高选择性的催化剂具有很大的挑战.铂基催化剂由于具有较高的活性常被用作肉桂醛选择加氢的催化剂,但是,传统方法制备的负载型单金属铂基催化剂,无论是对C=C双键加氢还是C=O双键选择性均不高.近年来,研究人员从电子效应、协同效应以及空间效应等出发,设计合成了一系列高性能负载型铂基催化剂用于肉桂醛的选择加氢.本文将对近3年负载型铂基催化剂在肉桂醛选择加氢中的进展进行归纳和总结,并对催化剂的构效关系进行分析和梳理,希望为进一步合理设计高催化性能的铂基催化剂提供一些借鉴.

摘要：美国纽约州Brookhaven国家实验室的科学家设计了一种由表面铂浓度很低(单原子和小于1 nm的原子簇)的二氧化钛组成的催化剂,并演示了这种催化剂如何显著提高特定碳氧键的断开速率,从而将植物衍生物(糠醇)转化为潜在的生物燃料(2-甲基呋喃)。在2020年3月23日发表于《Nature Catalysis》上的一篇论文中描述了其设计策略,可以设计稳定、有效且具有选择性的催化剂。该催化剂基于负载在金属氧化物上的多种金属,用于催化以生物质衍生分子为原料生产化学品和燃料的反应过程。

摘要：丙烷脱氢(PDH)是一种直接生产丙烯的工业技术,受到了广泛的关注并实现了大规模应用。目前,商用铂基催化剂由于活性物质烧结和焦炭沉积而存在快速失活和稳定性差的问题。基于此,首先分析了铂基催化剂催化丙烷脱氢的反应动力学及活性位点,并指出铂基催化剂的分散性和稳定性是决定脱氢性能的关键因素。然后,从调控催化剂活性中心和载体修饰两个角度出发系统地总结了提高铂基丙烷脱氢催化剂稳定性策略。最后,对丙烷脱氢催化剂未来发展前景进行了展望,指出基于反应机理对铂基催化剂结构进行精准设计以及开发新型可替代铂基催化剂是目前丙烷脱氢工艺研究的重要方向,为丙烷脱氢制丙烯的进一步工业应用提供新的思路。

摘要：直接醇类燃料电池具有广阔的应用前景。而铂基和钯基贵金属催化剂的使用使得其成本较高,无法大规模商业化应用。将催化剂设计成空心结构是提高贵金属使用率降低贵金属用量的有效办法。本文综述了面向直接醇类燃料电池应用的铂基和钯基空心催化剂的制备方法,包括模板法、置换反应法和无模板法。

摘要：直接醇燃料电池作为便携式电子产品的电源受到广泛关注,传统的直接醇燃料电池使用质子导电膜和铂基催化剂,存在一些问题。因此,设计使用非铂催化剂的碱性膜醇燃料电池受到格外重视。其中钯被认为是重要的铂取代材料。评论了碱性介质中醇类在Pd基电催化剂上氧化的热点问题,综述了Pd基催化材料的设计和最新研究进展及载体材料对Pd基催化剂催化氧化醇类的动力学性能、稳定性的影响及选择性氧化机理。

摘要：研制高效的氧还原催化剂对推动燃料电池的发展具有十分重要的意义,本研究利用水热法处理得到的富含缺陷的介孔炭材料为前驱体制备了介孔炭负载铂纳米粒子的高效氧还原催化剂Pt/BP_(a)(a表示酸处理),并对其进行成分和形貌结构表征。在酸性电解质中,该催化剂表现出良好的电催化氧还原反应(ORR)活性(半波电势为0.829 V)和稳定性(10000圈CV测试后其半波电势仅下降9 mV),优于商业Pt/C催化剂的催化效果和稳定性。通过对反应机理的解析发现,Pt/BP_(a)催化ORR的电子转移数为3.98,H_(2)O_(2)产率均低于5%,此类介孔碳负载铂纳米粒子的催化剂在未来燃料电池领域有着很大的应用前景。

摘要：Au-Pt-Ni体系在燃料电池催化剂领域具有较强的应用背景,体系纳米相图的研究及建立,将加深对纳米催化剂合成和稳定性以及纳米尺度的不同组元间相平衡关系的理解,并指导探索多金属间协同作用的纳米催化剂形成机理,为直接醇类燃料电池用新型贵金属合金纳米催化剂的设计与开发提供理论指导。目前关于纳米相图的研究还很有限,限制了兼具高活性、稳定性、抗中毒和廉价的新型贵金属合金催化剂的设计与开发。本文总结了Au-Pt-Ni体系块体和纳米相图的国内外研究进展,并对体系的热力学参数进行了整理与评估。

摘要：Au-Pt-Ni体系在燃料电池催化剂领域具有较强的应用背景,然而关于体系合金相图的研究较少,制约了该体系催化剂的设计、开发及应用。通过研究Au-Pt-Ni合金体系的相图,明确多元合金催化剂在催化反应过程中的相平衡关系,以及合金相的形成对催化剂性能的改善作用等,有利于寻找改善催化剂性能以及设计新型催化材料的新方法。本文分别采用合金法和扩散偶法对Au-Pt-Ni体系进行实验研究;采用合金法研究了体系的450℃等温截面,采用扩散偶法研究了体系的900℃等温截面。结果表明:450℃时Au_(20)Pt_(10)Ni_(70)、Au_(20)Pt_(30)Ni_(50)和Au_(20)Pt_(50)Ni_(30)合金存在三种物相,Au_(20)Pt_(20)Ni(60)合金存在两种物相;900℃时体系存在(Au)和(Pt,Ni)两种固溶体。对比实验结果与计算相图发现,实验结果与计算相图吻合较好。