碳纳米管负载金属Pt催化剂的制备和机理研究_姚彦丽

炭黑及碳纳米管担载型Pt催化剂的制备与电催化性能研究的开题报告标题：炭黑及碳纳米管担载型Pt催化剂的制备与电催化性能研究背景与意义：贵金属催化剂已经被广泛应用于能源转换和环境保护等领域，其中铂催化剂是最为常用的一种。

铂催化剂具有高催化活性、稳定性和抗毒性等优点，但成本昂贵，限制了其在工业上的应用。

为了解决这一问题，研究人员开始探索使用各种载体材料来制备担载型铂催化剂，以提高催化剂的利用效率和降低成本。

炭黑和碳纳米管是常用的载体材料，具有较大的比表面积和优良的导电性，适合作为催化剂的载体。

本研究以炭黑和碳纳米管为载体材料，探索制备担载型铂催化剂，并研究其电催化性能，以期为实现低成本高效的能源转换和环境保护提供一定的技术支持和理论指导。

研究内容和方法：本研究将采用溶胶-凝胶法制备以炭黑和碳纳米管为载体材料的Pt催化剂，以非均相的其它Pt催化剂为对照。

采用X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等方法对催化剂的形貌、晶体结构和粒径进行表征，并通过吸附-脱附等测量方法研究其比表面积和孔径分布等性质。

使用Cyclic Voltammetry（CV）等电化学测试方法，研究Pt催化剂的电催化性能，并探究其与载体材料和制备工艺的相关性。

同时，还将进行比较研究，对比不同载体和催化剂，以及不同实验条件下制备的催化剂的性能差异。

研究意义和创新点：本研究将探索使用炭黑和碳纳米管为载体材料制备铂催化剂的方法，并研究其性能表现。

通过比较不同催化剂的电催化性能差异，可以探寻担载材料的优劣、催化剂制备工艺的影响等因素，并为寻找低成本高效的催化剂提供有力支持和技术指导，具有重要的应用和经济价值。

同时，该研究还可以为深入探究担载型催化剂的基础理论和设计优化提供一定的科学依据和实验数据支撑，有一定的理论和学术价值。

结论：通过本研究，期望制备出具有较高催化活性、稳定性和抗毒性的炭黑和碳纳米管担载型Pt催化剂，为实现低成本高效的能源转换和环保提供技术支持和理论指导。

碳纳米管负载金属催化剂的制备及性能研究１．２碳纳米管的结构及性质１２１碳纳米管的结构特征（ａ）（ｂ）（Ｃ）图１．１（ａ）石墨片卷曲构成碳纳米管示意图：（ｂ）单壁碳纳米管（ＳＷＮＴ）和（ｃ）多鼙碳纳米管（ＭＷＮＴ）的高分辨透射电镜照片Ｆｉｇ１．１（ａ）Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｆｒｏｍｇｒａｐｈｅｎｅｓｈｅｅｔ；ＨＲＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆ（ｂ）ＳＷＮＴａｎｄ（ｃ）ＭＷＮＴ碳纳米管是由单层或多层石墨层片围绕中心轴按一定的角度卷曲而成的无缝纳米管，理想碳纳米管的结构如图１．１ａ所示。

碳纳米管层中任意一个碳原子通过印。

杂化与周围３个碳原子完全键合，其平面六角晶胞为２．４６Ａ，最短的碳一碳键长为Ｊ．４２ＡＪ４”Ｊ。

宏观上根据管壁包含石墨层片数量的不同，可将其分为单壁碳纳米管（ＳＷＮＴ）和多壁碳纳米管（ＭＷＮＴ）。

图１．１ｂ，Ｃ所示为两种碳纳米管的高分辨透射电子显微镜（Ｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＨＲＴＥＭｌ照片。

最基本的碳纳米管是单壁碳纳米管（图１．１ｂ），由单层圆柱形石墨层构成，其直径大小的分布范围较窄，且缺陷少，具有更高的均一性。

单壁碳纳米管比较细，其直径大多在数纳米左右，但多数集中分布在Ｏ．８～２ｎｉＴｌ附近。

多壁碳纳米管（图１．１Ｃ）由几层到几十层的同心管套叠而成，直径多在４ｎｍ以上，有的相当粗，甚至达数…ｔ纳米。

碳纳米管的长度可达几微米，Ｋ的甚至达数毫米，其长度和直径之比一般都在１０００以上，实际上可以忽略两端的影响，被认为是典型的一维材料。

除了碳纳米管外，还有一种被称为碳纳米纤维（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｆｉｂｅｒ，ＣＮＦ）的纳米炭材料１２６－２８Ｊ。

早在发现碳纳米管之前，人们在研究气相生长碳纤维的过程中，就发现了一种大连理：【大学博十学位论文管状的纳米纤维。

碳纳米管被发现后，人们认识到气相生长碳纳米纤维与碳纳米管在结构及性能上具有一定的相似性，碳纳米纤维和碳纳米管一样具有独特的物化性质。

TiOx修饰碳纳米管载Pt催化剂的制备及其电催化性
能研究的开题报告
【摘要】碳纳米管载Pt催化剂是一种新型的电催化剂，具有广泛的应用前景。

本文通过TiOx修饰碳纳米管载Pt催化剂的制备及其电催化性能研究，旨在探究TiOx修饰对碳纳米管载Pt催化剂电催化性能的影响，并寻求在提升催化效率的同时降低其成本的方法。

【关键词】碳纳米管，Pt催化剂，TiOx修饰，电催化性能
【引言】碳纳米管是一种具有优良电导性、热导性和导致性的材料，可广泛应用于电化学传感器、储氢器、电池、超级电容器等领域。

而Pt
是一种广泛应用于电催化反应中的重要催化剂材料，已被广泛应用于燃
料电池和电解水制氢等领域。

因此，碳纳米管载Pt催化剂的研究具有重
要的理论和实际意义。

【目的】本文旨在通过TiOx修饰碳纳米管载Pt催化剂的制备及其
电催化性能研究，探究TiOx修饰对碳纳米管载Pt催化剂电催化性能的影响，并寻求在提升催化效率的同时降低其成本的方法。

【方法】本文将采用化学还原法和溶胶-凝胶法结合的方法，制备TiOx修饰的碳纳米管载Pt催化剂，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法，对制备的催化剂进行表征；通过循环伏安法、电化学阻抗谱等电化学测试方法，研究TiOx
修饰对碳纳米管载Pt催化剂电催化性能的影响。

【预期结果】预计通过本次研究，可以明确TiOx修饰对碳纳米管载Pt催化剂电催化性能的影响，并探究影响机理。

同时，可以寻求提升催
化效率的同时降低成本的方法，为碳纳米管载Pt催化剂的应用提供理论
基础和实践指导。

专利名称：一种高强度碳纳米管负载铂催化剂的制备方法专利类型：发明专利
发明人：金劭,张敬畅,骞伟中
申请号：CN201010144312.1
申请日：20100412
公开号：CN102211023A
公开日：
20111012
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种适合于工业应用的、高强度的碳纳米管负载铂催化剂制备方法，包括：预处理步骤：原生碳纳米管在浓硫酸(质量浓度98％)与浓硝酸(质量浓度60-63％)的混酸(体积比3∶1)中，100-130℃温度范围内加热回流，之后过滤、洗涤、烘干；浸渍步骤：预处理后的碳纳米管与氯铂酸溶液混合，放置24小时后，加入不超过总体积50％的无水乙醇，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，破碎得到80-100目的颗粒；还原步骤：在氢气流中350℃处理2小时，降至室温后，20％氮气-空气中钝化1小时。

所得催化剂对硝基苯加氢反应表现良好催化活性，并且压碎强度达到20N·mm。

申请人：北京化工大学
地址：100029 北京市朝阳区北三环东路15号
国籍：CN
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碳纳米管负载的非pt乙醇电催化剂的
制备
制备碳纳米管负载的非铂（Pt）乙醇电催化剂的过程通常涉及以下几个步骤：
1. 碳纳米管的预处理：通常需要对碳纳米管进行净化和功能化处理，以提高其表面活性和与催化剂的结合能力。

这可以通过化学氧化、酸处理或等离子体处理等方法来实现。

2. 催化剂的制备：非 Pt 催化剂可以通过多种方法制备，如沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。

选择合适的方法取决于所使用的催化剂材料和所需的催化剂结构。

3. 催化剂的负载：将制备好的催化剂负载到碳纳米管上，可以采用物理吸附、化学键合或共沉淀等方法。

这一步骤的目标是确保催化剂均匀分布在碳纳米管上，并形成稳定的负载结构。

4. 催化剂的还原：通常，负载后的催化剂需要进行还原处理，以激活催化剂的活性位点。

这可以通过氢气还原、化学还原剂还原或热还原等方法来实现。

5. 性能评估：对制备的碳纳米管负载非 Pt 乙醇电催化剂进行电化学性能评估，包括循环伏安法、线性扫描伏安法和计时电流法等测试，以评估其对乙醇氧化的催化活性、稳定性和选择性。

需要注意的是，具体的制备过程可能因所使用的催化剂材料、碳纳米管类型和实验条件而有所不同。

因此，在进行制备之前，建议查阅相关文献和研究报告，以了解更多关于特定材料和方法的细节。

改性碳纳米管负载贵金属Pt纳米粒子及其对甲醇电催化氧化
改性碳纳米管负载贵金属Pt纳米粒子及其对甲醇电催化氧化
采用浓硝酸回流法对碳纳米管进行预处理,然后以其为载体在微波辐射加热的条件下合成了Pt/CNTs催化剂,并对其进行了EDX、TEM 和XRD表征.对样品的电化学表征结果表明,改性碳纳米管负载的贵金属铂催化剂对甲醇电氧化具有较好的电催化性能.
作者：刘洋赵杰 LIU Yang ZHAO Jie 作者单位：台州学院医药化工学院,临海,317000 刊名：科学技术与工程 ISTIC 英文刊名：SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING 年，卷(期)：2008 8(12) 分类号： O646 TB383 关键词：改性微波铂纳米粒子甲醇电氧化。

碳纳米管负载钯催化剂的制备及其电极的电化学行为刘园;郭红霞【摘要】When the carbon nanotubes have been functionalized by mixed acid with ultrasonic treat‐ment ,well dispersed Pd nano‐particles were made on the surface of the carbon nanotubes .Pd/CNTs electrocatalyst was investigated .Surface morphology and composition of the resulting electrocatalysts were studied by means of SEM .The electrocatalytic activity of the catalyst was tested by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) .The results showed that the prepared Pd catalyst possesses strong elec‐tro‐catalytic activity .%采用对碳纳米管进行混酸中化学改性处理，并通过浸渍－还原方法，在碳纳米管表面上形成了分散均匀的Pd纳米粒子，得到了Pd ／CNTs催化剂。

用扫描电镜（SEM）对酸化后CNTs试样进行表征，并在酸性介质中采用交流阻抗法测试Pd／CNTs催化剂工作电极的电化学催化活性。

结果表明：Pd／CNTs催化剂能够表现出较强的电催化活性。

【期刊名称】《河南机电高等专科学校学报》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P6-9)【关键词】碳纳米管;Pd;催化【作者】刘园;郭红霞【作者单位】河南机电高等专科学校电气工程系，河南新乡453000;河南机电高等专科学校电气工程系，河南新乡453000【正文语种】中文【中图分类】TM914.4相对于直接甲醇燃料电池(DMFC)，直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有无毒、不易燃烧，储存和运输方便、安全;电化学氧化催化活性更高;在Nafion膜中的渗透速率小;电池可在较低的温度下工作等优点［1，2］。

碳纳米管基催化剂的合成及其催化性能研究随着能源需求和环境污染问题的不断加剧，人们对于高效、环保的能源和化学品生产方案的追求也越来越势在必行。

催化剂作为化工生产的关键组成部分，其性能的优化和开发一直是化学研究的热点之一。

在众多的催化剂中，碳纳米管基催化剂凭借着其独特的结构和性质，正逐渐成为当今催化剂研究的热点。

碳纳米管是一种具有单层或多层的碳原子板层卷曲而成的管状物质，其直径一般在0.5~50纳米之间，具有较强的针状形状。

由于其尺寸和形态的优异性，碳纳米管广泛应用于能源、材料、催化、生物技术等领域。

然而，碳纳米管仅具有惊人的物理力学性能，如强度、导电性等，并未拥有强大的化学反应能力。

而通过在碳纳米管表面修饰有关活性基团，就能显著提高其催化活性，制备碳纳米管基催化剂已经成为纳米化学领域的一个重要方向。

针对这一问题，科研人员在制备碳纳米管基催化剂方面，不断进行探索和尝试。

在实验室中，碳纳米管基催化剂经常采用物理方法或化学方法制备。

其中，化学制备方法通常使用硝基化学还原法、沉淀法、共沉淀法和纳米复合法等。

而物理方法主要是通过射线法、等离子体法、极化保护法、高温物理气相沉积法等制备方式来制备碳纳米管基催化剂。

与物理方法相比，化学方法制备的碳纳米管基催化剂较容易控制制备的方向性和操作性。

在碳纳米管基催化剂的制备中，催化活性的提高是最为关键的一个环节。

在这方面，合成氨是一个非常典型的实例。

传统的合成氨催化剂以铁为主，但是铁的催化活性比较低，而使用碳纳米管催化合成氨反应，其反应活性要比铁高出数倍，复合切实可行的生产选项。

碳纳米管基催化剂的催化机理十分复杂，而催化剂与反应离子之间的相互作用是其最重要的催化机理之一。

碳纳米管的原子轨道结构为sp2杂化轨道、底部的碳原子与表面的氧化铝之间具有很强的共价键，表面的碳原子上也可以形成羟基、碳基、氧基等活性基团，这些活性基团都是催化反应所必需的。

同时，许多研究表明，碳纳米管表面改性也可以有效地提高其催化活性。