基于碳化钼的燃料电池阴极催化剂的制备及其作用机理

浅谈燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展一、催化剂的基本原理燃料电池是一种通过将化学能转换为电能的装置，其中氧还原反应是其核心反应之一。

在燃料电池的阴极上，氧气分子在催化剂的作用下发生还原反应，释放出电子并结合质子生成水。

在传统的燃料电池中，常用的阴极氧还原催化剂是铂和其合金材料。

铂等贵金属催化剂价格昂贵，资源有限，因此燃料电池阴极氧还原催化剂的研究主要集中在寻找替代材料或构筑新型结构的催化剂上。

二、研究现状近年来，燃料电池阴极氧还原催化剂的研究取得了一系列重要进展。

一方面，通过掺杂、合金化、复合等方法，已经成功地制备出了一系列具有良好氧还原活性和稳定性的非贵金属催化剂。

铁、镍、钴基催化剂及其氧化物等，在氧还原反应中表现出良好的催化性能。

碳材料也常用作载体，通过调控碳材料的晶相结构、孔径大小和表面性质，能够显著提高催化剂的活性。

纳米技术的发展为燃料电池阴极氧还原催化剂的研究提供了新的思路和方法。

纳米催化剂具有较大的比表面积和较短的传质路径，能够显著提高催化剂的活性和稳定性。

纳米颗粒、纳米线、纳米孔等纳米结构的催化剂，具有优异的氧还原活性和电化学性能。

通过调控催化剂的形貌、尺寸和晶相等因素，还能够进一步提高催化剂的性能。

三、未来发展趋势燃料电池阴极氧还原催化剂的研究虽然取得了一系列重要进展，但依然面临着许多挑战。

一方面，大部分非贵金属催化剂的活性和稳定性仍然不及铂基催化剂，因此需要进一步提高非贵金属催化剂的性能。

非贵金属催化剂的制备成本也需要进一步降低，以满足实际应用的需求。

纳米催化剂的合成和表征技术还有待进一步完善，以有效控制催化剂的形貌、尺寸和晶相等因素。

对于燃料电池阴极氧还原催化剂的实际应用也需要进一步研究，包括催化剂的耐久性、毒物耐受性、水和二氧化碳的耐受性等。

燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展是一个长期而艰巨的任务，但随着材料科学和纳米技术的不断发展，相信燃料电池阴极氧还原催化剂会迎来更加广阔的发展前景。

碳化钼催化剂全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳化钼是一种重要的催化剂，在化学反应和工业生产中起着至关重要的作用。

碳化钼是一种硬脆的陶瓷材料，具有高熔点和耐高温性能，因此被广泛应用在催化剂领域。

在催化剂的制备和使用过程中，碳化钼表现出良好的催化活性和稳定性，在有机合成、油品加工、层析分离等领域都有广泛的应用。

碳化钼催化剂的性质主要取决于其表面结构和化学组成。

通过调控碳化钼的晶格结构和表面活性中心的分布，可以有效提高其催化活性和选择性。

碳化钼具有很高的比表面积和孔隙结构，能够提高催化剂与反应物质的接触面积，从而提高催化效率。

碳化钼催化剂被广泛应用于氢化、氧化、裂解、重整和歧化等各种反应过程中。

碳化钼催化剂具有高活性、高选择性、高稳定性等优点，在有机合成、燃料制备、环境保护等领域有着广泛的应用。

在有机合成领域，碳化钼催化剂常用于烯烃裂解、芳烃加氢、氨基化、氯代烷基化等多种反应中，具有高效率、高产率、低废弃物等优势。

在料烯烃加氢反应中，碳化钼催化剂能够高效催化油品加氢转化成清洁液体燃料，提高能源利用效率和降低环境污染。

在环境保护领域，碳化钼催化剂也发挥着重要作用。

碳化钼催化剂可以催化有机废气中的VOCs、CO、NOx等有害气体的降解，有效减少大气污染物的排放。

碳化钼催化剂还可以催化水中有机废水的降解，净化水质，保护水资源。

碳化钼催化剂具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。

随着技术的不断进步和研究的不断深入，碳化钼催化剂的性能将得到进一步提升，应用范围将不断拓展。

在未来的发展中，碳化钼催化剂将在各个领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

第二篇示例：碳化钼是一种重要的催化剂，具有优良的催化性能和稳定性，被广泛应用于化工、生物医药、新能源领域等。

本文将从碳化钼的制备方法、催化机理和应用领域等方面进行介绍。

一、碳化钼的制备方法碳化钼的制备方法主要包括物理方法和化学方法。

常用的物理方法有热分解法、还原法和炭热法等。

M-N-C阴极催化剂的制备及其在微生物燃料电池中的应用白立俊;王许云;何海波;郭庆杰【摘要】以聚苯胺和硝酸盐为前驱体,采用热处理法制备了M-N-C (M=Fe,Co)材料,并将其作为厌氧流化床微生物燃料电池(AFBMFC)阴极催化剂.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行晶型结构和表面形貌的表征.采用循环伏安法(Cv)对催化剂的电化学性能进行考察,并应用于AFBMFC,考察了其对电池产电性能的影响.结果表明,使用Fe-N-C催化剂的微生物燃料电池稳定运行时,开路电压达到636.0 mV,功率密度达到166.82 mW ·m-2,比使用Pt/C 催化剂的微生物燃料电池的功率密度提高10％.表明Fe-N-C催化剂用做微生物燃料电池阴极催化剂具有潜在的应用前景.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2014(065)004【总页数】6页(P1267-1272)【关键词】燃料电池;空气阴极;催化剂;产电特性;功率密度;制备【作者】白立俊;王许云;何海波;郭庆杰【作者单位】青岛科技大学化工学院,清洁化工过程山东省高校重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,清洁化工过程山东省高校重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,清洁化工过程山东省高校重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,清洁化工过程山东省高校重点实验室,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O646;X382;X703微生物燃料电池（MFC）是以微生物为催化剂，将化学能转化为电能的绿色能源技术。

该技术在降解废水有机质的同时产生电能，具有原料广泛、生物相容性好的特点[1]。

对于单室微生物燃料电池阴极氧的还原，铂碳催化剂[2]和基于铂的合金催化剂[3-4]一直被认为是良好的电催化剂。

然而贵金属铂价格昂贵不可再生，并且 Pt/C催化剂极易中毒，限制了其规模化应用。

碳化钼催化剂全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳化钼催化剂的制备方法主要包括物理混合法、沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积等。

溶胶-凝胶法是当前比较常用的制备方法，通过溶胶的形成和凝胶的固化，可制备出均匀分散的碳化钼颗粒。

化学气相沉积法能够在高温条件下将气态前体直接沉积到载体表面，制备出高效的碳化钼催化剂。

碳化钼催化剂具有很强的催化活性和选择性。

碳化钼在催化反应中的活性主要取决于其表面结构、晶面和表面缺陷等因素。

碳化钼的金属化学键和碳化键具有很好的催化性能，可促进反应物分子的吸附、解离和重组，加速反应速率。

碳化钼的晶面结构和晶格畸变也会影响其催化性能，有助于调控反应的选择性和产物分布。

碳化钼催化剂在能源转化、环境保护和化学工业方面具有广泛的应用。

在能源转化领域，碳化钼催化剂可用于氢化反应、重整反应、甲烷氧化反应等，提高反应速率和产物选择性，实现能源的高效利用。

在环境保护方面，碳化钼催化剂可应用于废水处理、废气净化等，降低有害气体和污染物的排放。

在化学工业领域，碳化钼催化剂可用于石油加工、化学合成等，提高生产效率和产品质量。

第二篇示例：碳化钼是一种常用的催化剂，在化学反应中扮演着重要的角色。

它具有良好的稳定性和活性，广泛应用于有机合成、燃料电池、电化学、电解等领域。

碳化钼催化剂的特点和应用将在以下内容中详细介绍。

碳化钼是一种多功能金属碳化物，由碳元素和钼元素组成。

碳化钼的结构具有高度的化学活性，具有优秀的电导率和热传导性能。

这些特点使得碳化钼成为一种理想的催化剂材料。

在有机合成领域，碳化钼催化剂可以促进化学反应的进行，提高反应速率和选择性。

在燃料电池领域，碳化钼催化剂可以作为电极材料，催化氧化还原反应，提高燃料电池的效率。

在电化学和电解领域，碳化钼催化剂可以促进电化学反应的进行，提高电化学反应的速率和效率。

碳化钼催化剂的制备方法包括物理法和化学法两种。

物理法制备碳化钼催化剂主要是利用高温处理碳元素和钼元素混合物，使其形成碳化钼结晶。

碳化钼催化剂在当今的化学领域，催化剂的作用日益凸显。

作为一种重要的无机非金属材料，碳化钼正逐渐受到广泛的关注。

作为一种独特的催化剂，它在许多化学反应中展现出优异的性能，为工业生产和科学研究带来了革命性的变革。

一、碳化钼的结构与性质碳化钼，化学式为MoC，是一种具有优异性能的过渡金属碳化物。

其晶体结构中，钼原子与碳原子紧密结合，形成了一种独特的晶体网络。

这种结构使得碳化钼具有高熔点、高硬度、良好的热稳定性和化学稳定性等特性。

二、碳化钼在催化领域的应用由于碳化钼具有优异的物理化学性质，它在催化领域的应用广泛。

作为一种催化剂，碳化钼主要应用于石油化工、燃料电池、生物医药等领域。

在石油化工领域，碳化钼催化剂可用于烃类选择性氧化反应，如醇类、醚类、酯类的合成等。

在燃料电池领域，碳化钼催化剂可以提高氢气和氧气的电化学反应效率，从而提高燃料电池的能量转换效率。

在生物医药领域，碳化钼催化剂可用于药物的合成以及一些生物反应的催化。

三、碳化钼催化剂的制备与改性为了更好地发挥碳化钼在催化领域的应用潜力，研究者们不断探索其制备与改性方法。

目前，制备碳化钼的方法主要有化学气相沉积法、碳热还原法、自蔓延高温合成法等。

通过调整制备条件，可以实现对碳化钼的成分、形貌和结构的调控，从而优化其催化性能。

此外，通过元素掺杂、表面修饰等改性方法，可以进一步改善碳化钼催化剂的活性、选择性和稳定性。

四、碳化钼催化剂的研究前景随着科学技术的不断发展，碳化钼催化剂的研究也在不断深入。

在未来，研究者们将更加关注碳化钼催化剂的构效关系、反应机理以及其在新能源、新材料等领域的应用研究。

同时，随着绿色化学理念的深入人心，开发环境友好的碳化钼合成方法以及探索其在可持续能源转化和环境治理方面的应用也将成为研究的重要方向。

总结：碳化钼作为一种卓越的催化剂，在催化领域具有广泛的应用前景。

其独特的晶体结构和优异的物理化学性质使得它在石油化工、燃料电池、生物医药等领域展现出优异的表现。

基于碳化钼的燃料电池阴极催化剂的制备及其作用机理章冬云;吴曦;马紫峰;Levi T. THAMPSON【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2009(030)004【摘要】以 Mo2C/VC 作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂, 并采用单电池和电化学循环伏安扫描技术考察了其氧还原活性,同时结合 X 射线衍射和 X 射线光电子能谱对其电催化机理进行初步分析. 结果表明, Mo2C/VC 对氧还原也具有电催化活性, 在 0.34, 0.45 和 0.55 V 处出现三对可逆的氧化还原峰. Mo2C/VC 的体相为β-Mo2C, 表相为+δ价(5 ≤δ≤ 6)的 MoOxCy 和 MoOz. Mo2C/VC 的电催化性能可能是由于其表面钝化物种(MoOxCy 和 MoOz)的氧化还原, 以及氧在Mo2C 晶格中的迁入和迁出引起的.【总页数】4页(P319-322)【作者】章冬云;吴曦;马紫峰;Levi T. THAMPSON【作者单位】上海交通大学化学工程系,上海,200240;上海交通大学化学工程系,上海,200240;上海交通大学化学工程系,上海,200240;密西根大学化学工程系, Ann Arbor, MI 48109, 美国【正文语种】中文【中图分类】O643【相关文献】1.碳化钼作为微生物燃料电池阴极催化剂的研究 [J], 曾丽珍;李伟善2.直接甲醇燃料电池阴极Pt/C催化剂的制备与表征--制备及处理方法的影响 [J], 李文震;周振华;周卫江;李焕巧;赵新生;汪国雄;孙公权;辛勤3.M-N-C阴极催化剂的制备及其在微生物燃料电池中的应用 [J], 白立俊;王许云;何海波;郭庆杰4.微生物燃料电池La0.7Sr0.3CoO3/PANI阴极催化剂的制备及其应用 [J], 白立俊;王许云;郭庆杰5.表面活性剂对辅助制备高效燃料电池阴极催化剂的影响 [J], 管博文; 武锐涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

8 经济效益分析(1)原料节约用量。

NDC-8型催化剂的蜡耗为0.762，苯耗为0.337，DEH-11型催化剂的蜡耗为0.759，苯耗为0.328。

若每天的产量以393.13吨计算，每年以330天计算。

则每年可节约轻蜡用量=393.13×330×(0.762-0.759)=386.1吨，每年可节约苯用量=393.13×330×(0.337-0.328)=1158.3吨。

(2)天然气节约用量。

NDC-8型脱氢催化剂的能耗水平为0.225吨标油/吨烷基苯，DEH-11型脱氢催化剂的能耗水平为0.196吨标油/吨烷基苯，1吨标油=1190标方天然气。

若每天的产量以393.13吨计算，每年以330天计算。

则每年可节约的天然气用量=393.13×330×1190×(0.225-0.196)=4441437标方天然气。

(3)多产烷基苯。

DEH-11型催化剂平均每天比NDC-8型催化剂多产30吨烷基苯，则每年约多产9900吨烷基苯。

9 结论经对上述试用效果综合比较，绘制DEH-11型脱氢催化剂性能提升百分比见图1。

图1 DEH-11型脱氢催化剂性能提升百分比从图1可以得出以下结论。

(1)采用实心Al 2O 3小球为载体的脱氢催化剂各方面性能指标上远优于采用大孔容、低堆积密度、双孔型分布的Al 2O 3小球为载体的脱氢催化剂。

(2)因为DEH-11型脱氢催化剂提高了产能、节约了原料、降低了能耗，所以给公司带来了明显的经济效益，同时也为节能减排做出了贡献。

(3)采用DEH-11型脱氢催化剂可以减少操作风险，减少了废催化剂(危废)的产生量。

参考文献：[1]夏雷，王卫华，张寒军，等.金陵石化烷基苯厂烷基苯联合装置操作规程[S]. 2002.[2]束新权，杨炜，徐梦倩，等.江苏金桐化学工业有限公司7.2万吨/年烷基苯生产装置操作规程[S]. 2019.[3]孙勇.长链烷烃脱氢催化剂的评价试验[R].金陵石化，1990, 8(1): 1.[4]陈浩然，马永福，杨维英，等.脱氢催化剂失活原因及防止措施[J].金陵石油化工，1994 (3).[5]吴沛成，孙勇，朱尚俭，等.新型脱氢催化剂的性能和工业应用情况[J].金陵石化，1992.[6]吴沛成，黄曰信，陆根荣.国产脱氢催化剂的使用[J].金陵石化，1992.碳化钼材料的制备及其催化应用瞿倩 黄枨诚 谢雨诗(沈阳师范大学化学化工学院，辽宁 沈阳 110034)摘要：化工生产中常用的催化剂主要为贵金属催化剂，但是其成本昂贵。