析氢

摘要： 采用电镀的方法制备锌镍合金催化剂,用于碱性溶液中电催化析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。研究了恒温25°C时,镀液中镍锌离子浓度比([Ni^(2+)]/[Zn^(2+)])对合金镀层在碱性溶液中电催化HER性能的影响。结果表明,恒温25°C,电流密度为5 mA/cm^(2),镀液中[Ni^(2+)]/[Zn^(2+)]为7/3时所得锌镍合金镀层的HER活性最高,并且高于电镀纯镍催化剂的HER活性。X射线荧光光谱(X-Ray Fluorescence,XRF)和X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)测试表明,[Ni^(2+)]/[Zn^(2+)]为7/3时所得锌镍合金镀层的化学组成为Ni3Zn22。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)测试表明,锌镍合金镀层的晶粒均匀,结合紧密,微裂纹和微孔数量少,比表面积小,与电化学活性面积表征结果一致,进一步说明锌镍合金镀层的HER性能主要决定于其本征催化活性。

摘要： 电解水析氢反应(HER)相比于传统制氢方式,研究前景更为广阔,但考虑到其缓慢的动力学过程,开发价格低廉且高效的催化剂是克服HER应用瓶颈的关键。大多数现有的纳米微观结构的电催化剂需要复杂的合成过程,这无疑增加了开发的难度。本工作以生物质棉布为载体,采用施魏策尔试剂变体作为镍源,制备生物质碳负载镍纳米颗粒的HER催化电极,并在此基础上进行了磷化改性,研究了镍负载量、磷化对电催化析氢性能的影响。通过SEM、EDS、XRD、电化学测试对催化剂的形貌、物相及电催化析氢性能进行表征分析。结果表明,碳布上负载金属镍纳米颗粒存在临界值,磷化改性可以在降低析氢过电位的同时提高催化剂的耐久性能,通过浓度优化及磷化改性后的材料(1 mol/L NiP@C)具有优良的电催化析氢性能,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度10 mA/cm^(2)下拥有极低的过电位和塔菲尔斜率,同时在100 mA/cm^(2)的大电流密度下,经过IR补偿后的过电势仅为23.5 mV。经过10 h的变电流测试后,电压保持率约为92%,表现出较好的耐久性能。

摘要： 新型多孔材料在诸多领域具有广阔的应用前景,其发展引起了研究者较大关注.在过去的十年中,大量的先进多孔材料被设计并应用于不同领域.其中,共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs)材料由于具有结构多样、孔隙可调以及功能多样等独特性质,得到了广泛研究.为了有效地结合各个组分的优点以获得最优性能,科研工作者投入了大量的精力来设计独特的COF/MOF复合材料.目前,已报道了多种方法合成COF/MOF复合材料,但合成过程中引入额外的化学键会分散电子的传递,降低电荷的有效传输,且由于配体的选择性和合成的复杂性都限制了合成方法的广泛应用.因此,迫切需要开发一种不形成额外化学键且具有普适性的合成COF/MOF复合材料的新方法.本文提出了一种新颖、简单的原位生长策略来制备COF/MOF复合材料.由于共价三嗪骨架(CTF-1)具有高的热稳定性、可调的光吸收能力和集成不同功能组分特点,选择了CTF-1作为基底材料.首先将苯甲酸基团原位接枝到CTF-1上,获得苯甲酸化的三嗪基共价骨架(B-CTF-1),然后将制备的B-CTF-1作为反应物加入到Ti-MOF的合成过程中.在溶剂热反应过程中,Ti团簇可以通过配位键与苯甲酸基团中暴露的羧基快速自组装,得到B-CTF-Ti-MOF复合材料.原位功能化的苯甲酸既可以作为MOFs的成核位点,也可以作为光生电子的传输通道.在模拟太阳光照射下,所制备的B-CTF-Ti-MOF由于高效的电荷转移和组分之间的紧密接触表现出较好的析氢活性(1975μmol.g^(-1).h^(-1)),且重复多次后仍能保持稳定的氢气析出.此外,由于羧酸基团在金属有机骨架的合成过程中具有较强且多样的桥联配位能力,使得这种原位配体功能化的合成策略具有普适性和稳定性.综上,本文为COF/MOF多孔复合材料的制备提供了新的思路,并为其他具有挑战性的材料合成领域提供了理论基础.

摘要： 目前,涉及变电站蓄电池室的设计和施工规范中大部分都提出了各种各样的防爆要求,其余少部分虽然排除了阀控式电池,但也只是笼统地下了定义,缺乏细致分析。对此,笔者梳理了变电站内应用的电池种类,分析了相关国标的排放指标,收集了电池厂家的详细数据和国网公司有关运维方面的规章制度,得出了阀控式电池室无需采用防爆措施的结论,并提出了降低电气设备安装高度和增加时间继电器控制风机的优化设计方案。

摘要： 采用模板法制备MOF衍生CoS2-NiS-MoS2/Ti,利用MOF衍生结构来提升MoS2活性位点数目以及各组分协同作用的同时,研究刻蚀温度对制备出的CoS2-NiS-MoS2/Ti润湿性的影响。

摘要： 从废弃物中回收资源和能量是污染治理的优选途径。本文利用压滤式平板膜电极电解器电解脱硫废水,实现亚硫酸铵资源化为硫酸铵肥料并同步产氢。电解器表现出优良的SO_(3)^(2-)催化氧化性能和稳定性。在200 mA·cm^(-2)电流密度下,电压控制在2 V内,SO_(3)^(2-)转化率可达9%。每处理1 m^(3)亚硫酸铵脱硫废水,初始废水中HSO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)的浓度分别为392 g·L^(-1)和49 g·L^(-1),可获得0.70 t硫酸铵和2.98 kg氢气,消耗电量137.24 kWh,可创造1302.70元利润。

摘要： 电解水制氢是零碳排放氢经济的必要前提。碱性环境下的电催化析氢反应(HER)是电解水技术主要的能量转换过程之一。然而由于碱性析氢反应机理仍处于争论中,严重影响了催化剂的优化设计。本文基于当前碱性HER反应机理的认知,总结多种催化材料对碱性HER催化性能的研究进展,并展望了未来发展的方向。

摘要： 钼基氧化物是典型的过渡金属氧化物,具有特殊的能带结构,是一种极具潜力的非贵金属电解水析氢催化材料。本研究利用溶液燃烧合成技术,以四水钼酸铵为钼源,葡萄糖为碳源,合成了无定形结构的MoO_(x)/C复合材料,研究了葡萄糖添加量对产物相态和显微结构的影响,评价了MoO_(x)/C的电催化析氢性能。研究表明,随葡萄糖添加量的增加,MoO_(x)的相态与形貌从粗大颗粒→细小颗粒和部分无定形态→完全无定形结构进行演变。当葡萄糖与钼源的摩尔比值为2.5时,可合成无定形结构的MoO_(x)/C复合材料,将其作为析氢催化剂,在0.5 mol/L H 2 SO 4条件下的起始电位为132 mV,过电位(η10)为212 mV,塔菲尔斜率为84.9 mV/dec,具有良好的析氢催化性能和优异的循环使用稳定性,这归因于无定形结构提供了丰富的催化活性位点以及碳的引入提高了导电性和结构稳定性。

摘要： 光催化析氢技术被认为是解决化石能源紧缺和环境污染问题的有效途径之一.在传统的光解水体系中,析氧半反应因涉及到复杂的四电子转移和O=O双键形成,成为光催化水分解的决速步骤.光生空穴牺牲试剂的引入虽然可以在一定程度上提高体系的光催化效率,但同时造成了光生空穴氧化能力的浪费,且增加了系统成本.相比之下,构建由光催化析氢和选择性有机合成相结合的双功能反应平台,能够同时利用光生电子和空穴获得绿色的清洁燃料和高值化学品,为解决上述问题提供了一条理想途径.近年来,苯甲醇等生物质衍生物平台分子的光催化选择性氧化引起了人们的广泛关注.研究表明,ZnIn_(2)S_(4)可以实现从苯甲醇到C–C耦合产物的选择性光催化脱氢氧化.然而,由于光生载流子的快速复合,单独ZnIn_(2)S_(4)的光催化性能往往受到严重抑制.目前已有一些研究利用将ZnIn_(2)S_(4)与合适的助催化剂或与其能级位置匹配的半导体复合等方法构建异质结构,致力于提高光生载流子的分离和迁移能力.虽然氢气的产率以及苯甲醇的转化率在复合光催化剂上明显提高,但体系对液相产物的选择性却由原本的C–C耦合产物变为苯甲醛.因此,构建高效且对C–C耦合产物具有高选择性的苯甲醇氧化同时产氢的双功能光催化反应体系仍面临诸多挑战.本文采用一锅油浴法制备了过渡金属Ni掺杂的超薄ZnIn_(2)S_(4)纳米片(ZIS/Ni).该复合材料可以有效利用太阳能催化一系列芳香醇选择性脱氢偶联,同时获得清洁的氢气能源以及增值的C–C耦合产物.Ni的掺杂显著提高了ZnIn_(2)S_(4)纳米片的光催化性能,且当Ni掺杂摩尔比为1%时,复合材料具有最佳的催化活性.循环活性实验以及反应前后的晶相测试结果表明,二元复合材料具有良好的光催化稳定性.研究表明,ZIS/Ni纳米片光催化活性的显著提高主要归因于其优化的电子结构能够有效促进材料光捕获及光生载流子分离转移能力.另外,采用电子自旋共振光谱技术对反应过程中的自由基中间体进行原位监测发现,•CH(OH)Ph是光催化氧化还原过程中关键的自由基中间体.本研究有望为进一步优化探索新型高效的光催化氧化还原平台,以绿色可持续的方式,为同时获得清洁的太阳能燃料和高附加值的化学品提供启发.

摘要： 使用可再生太阳能将水转化为清洁的氢燃料被认为是解决当前化石能源枯竭和环境污染问题的有效策略之一.然而在传统的光催化分解水反应体系中,由于缓慢的水氧化半反应,整体的析氢效率较低.引入光生空穴牺牲试剂虽然可以在一定程度上提高体系的光催化析氢效率,但同时也造成了光生空穴氧化能力的浪费.近年来,生物质及其衍生物平台分子的光催化选择性氧化引起了人们的广泛关注.其中苯甲醇选择性氧化为苯甲醛是重要的化学反应,产物苯甲醛是一种高附加值的关键中间体,被广泛应用于食品、医药和化妆品行业.基于此,用生物质及其衍生物平台分子代替光生空穴牺牲剂构建一个产氢和有机合成耦合的双功能光催化氧化还原体系,以充分利用光生电子和空穴,同时获得清洁的氢燃料和高附加价值的化学品,为解决上述问题提供了一条理想途径.作为典型的窄带隙(Eg=2.4 eV)硫化物半导体,CdS具有合适的带边位置,是一种理想的光催化产氢半导体材料.但CdS由于自身光腐蚀现象严重、光生电子和空穴容易复合等缺点限制了其在光催化产氢领域的应用.WO_(3)因其成本低、稳定性良好和氧化能力优异而被广泛关注.通过构建Z型异质结CdS/WO_(3)复合光催化剂,既有利于分离光生电子和空穴,又能减缓CdS的光腐蚀现象,从而实现高效的光催化析氢和选择性将芳香醇氧化成芳香醛的耦合催化反应.本文采用溶剂热法将CdS纳米颗粒原位生长于WO_(3)纳米片表面,制备了一种新型的直接Z型异质结CdS/WO_(3)复合光催化剂,用于双功能耦合光催化氧化还原体系,同时实现光催化还原析氢和氧化合成芳香醛.结果表明,引入WO_(3)后明显抑制CdS的光腐蚀现象,从而改善了CdS的光催化性能.此外,WO_(3)与CdS之间形成直接Z型异质结构,有效提高光生电子和空穴的分离效率,并保留了光生载流子较强的氧化还原能力.优化后的CdS/WO_(3)复合材料对产氢和芳香醇选择性氧化表现出较好的光催化活性.循环活性实验以及反应前后催化剂的表征结果证明,CdS/WO_(3)复合材料具有良好的光催化稳定性.另外,电子自旋共振光谱技术对反应过程中的自由基中间体进行原位监测,发现以碳为中心的自由基是光催化氧化苯甲醇生成苯甲醛过程中关键的自由基中间体.本文为进一步设计新型高效的双功能光催化氧化还原体系,同时合成清洁太阳能燃料和高附加值的化学品提供启发.

摘要： 氢能是一种清洁高效的二次能源.氢气的制备方式有多种途径,其中电解水制氢的工艺是当前生产中应用较为成功的一种制氢方法.但是,由于电解水时,过电位的存在,使电解水工业耗能巨大.为降低能耗必须开发出新型廉价高催化性能的析氢、析氧电极材料.目前国内的研究主要集中在非贵金属的催化剂上,特别是Ni基催化剂,其活性与贵金属相当.如NiPx或NiSx都有很高的析氢催化活性.本文比较了用双脉冲电沉积法和直流电沉积法制备高催化活性的Ni-P阴极的优缺点,并选择不同的工艺参数,讨论电镀过程中各工艺参数对Ni-P电极析氢活性的影响。

摘要： 本文讨论了微电铸工艺中的析氢现象.析氢是微电铸中的附加反应,如处理不当,将会使铸层产生缺陷,如针孔和麻点等,同时引发氢脆,从而降低铸层的机械性能.通过对微电铸原理及析氢机理的分析,提出稳定pH值、增加搅拌和过滤循环、添加润湿剂以及采用脉冲电流等四种有效措施.实验证明,以上措施解决了析氢现象对铸层质量的影响,并获得了满意的铸层.

摘要： 考察了各电流密度下纳米复合镀层的析氢催化性能,与 同样条件的微米复合镀层比较,结果表明纳米复合镀层的析氢催化性能普遍好于微米复合镀层.

摘要： 本文实验确定了16Mn钢在土壤中的腐蚀主要受氧的阴极还原反应控制.但在-0.95V(SCE)处,部分土壤样品中发生了析氢阴极还原反应.分析认为不同土壤中阴极极化行为的差异与土壤酸碱度和含水量有关.

摘要： 在非晶态Ni-W合金镀液中加入WC微粒,复合电沉积制备非晶态Ni-W-WC复合镀层,并考察了它在碱性介质中的电催化析氢性能.实验结果表明:复合镀层中WC微粒的含量随镀液中WC微粒的浓度和电流密度的增加而增加;加入WC微粒后所获得的复合镀层仍然是非晶态结构;复合电极的电催化析氢性能明显优于Ni-W合金电极,性能的提高与其较高的比表面积和较低析氢反应标准活化自由能有关.

摘要： 在铅酸电池负极活性物质中加入不同含量的炭黑，研究了其对电池充放电性能的影响。结果表明，较高含量的炭黑有利于提高负极的容量，提高电池的放电性能。

摘要： 在铅酸电池负极活性物质中加入不同含量的炭黑，研究了其对电池充放电性能的影响。结果表明，较高含量的炭黑有利于提高负极的容量，提高电池的放电性能。

摘要： 在铅酸电池负极活性物质中加入不同含量的炭黑，研究了其对电池充放电性能的影响。结果表明，较高含量的炭黑有利于提高负极的容量，提高电池的放电性能。

摘要： 在铅酸电池负极活性物质中加入不同含量的炭黑，研究了其对电池充放电性能的影响。结果表明，较高含量的炭黑有利于提高负极的容量，提高电池的放电性能。

摘要： 在铅酸电池负极活性物质中加入不同含量的炭黑，研究了其对电池充放电性能的影响。结果表明，较高含量的炭黑有利于提高负极的容量，提高电池的放电性能。

摘要： 本发明属于电化学材料技术领域，具体涉及一种析氢催化材料及其制备方法和电解水析氢电极。该析氢催化材料的制备方法包括如下步骤：提供钯基非晶合金，所述钯基非晶合金表面设置有微纳结构；将所述钯基非晶合金置于酸溶液中，进行电沉积处理，得到所述析氢催化材料。该制备方法得到的析氢催化材料有较高的电化学活性面积、优异的电化学析氢反应性能，同时超500小时的电催化稳定性，在高效电解水制氢方面有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种析氢活性阴极及其制备方法和包含所述析氢活性阴极的电解槽。所述析氢活性阴极包括导电性基材及在所述导电性基材上的活性催化剂层，所述活性催化剂层由硝酸系金属盐热处理后直接形成于导电性基材表面。本发明的析氢活性阴极的制备方法，避免了采用氯化物溶液作为涂覆液，在热处理过程中分解出的氯气对人体有较大伤害的缺陷；本发明制备的析氢活性阴极的催化剂层采用对镍基材腐蚀性较小的硝酸系金属盐溶液在含氧气氛中进行热处理，优选低高温两段烧付热处理得到，其制备方法简单，制得的阴极不但抗腐蚀性能强，使用寿命长、电极电位低、催化活性优异、催化剂层均匀性较高、电解性能以及电催化活性都有较大提高。

摘要： 本发明公开一种多孔析氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括：制备基底和含有元素Co、W的镀液；将所述基底在所述镀液中进行超声电沉积，得到预制件；将所述预制件在保护气氛中保温，得到多孔析氢催化剂；所述多孔析氢催化剂按重量百分比计包括：W 35.86%~56.97%；Co 43.03%~64.14%。还提供了一种多孔析氢催化剂以及析氢电极，其在碱性水溶液中析氢过电势低，并且使用寿命长、材料成本低、易于制备。

摘要： 本发明公开了一种析氢阴极材料的低温制备方法及该析氢阴极材料的应用。所述方法包括如下步骤：将活泼金属进行表面处理；将配制好的阴极活性材料的前驱反应溶液在零下20°C至0°C的温度进行恒温处理；将经过表面处理的活泼金属放置在阴极活性材料的前驱反应溶液中，并且在零下20°C至0°C的温度进行搅拌浸镀；以及将活泼金属取出并冲洗吹干之后，用作析氢阴极材料。本发明的制备方法在降低阴极材料制备成本的同时还提高了析氢性能。

摘要： 本发明属于电化学材料技术领域，具体涉及一种析氢催化材料及其制备方法和电解水析氢电极。该析氢催化材料的制备方法包括如下步骤：提供钯基非晶合金，所述钯基非晶合金表面设置有微纳结构；将所述钯基非晶合金置于酸溶液中，进行电沉积处理，得到所述析氢催化材料。该制备方法得到的析氢催化材料有较高的电化学活性面积、优异的电化学析氢反应性能，同时超500小时的电催化稳定性，在高效电解水制氢方面有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种析氢活性阴极及其制备方法和包含所述析氢活性阴极的电解槽。所述析氢活性阴极包括导电性基材及在所述导电性基材上的活性催化剂层，所述活性催化剂层由硝酸系金属盐热处理后直接形成于导电性基材表面。本发明的析氢活性阴极的制备方法，避免了采用氯化物溶液作为涂覆液，在热处理过程中分解出的氯气对人体有较大伤害的缺陷；本发明制备的析氢活性阴极的催化剂层采用对镍基材腐蚀性较小的硝酸系金属盐溶液在含氧气氛中进行热处理，优选低高温两段烧付热处理得到，其制备方法简单，制得的阴极不但抗腐蚀性能强，使用寿命长、电极电位低、催化活性优异、催化剂层均匀性较高、电解性能以及电催化活性都有较大提高。

摘要： 本发明公开一种多孔析氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括：制备基底和含有元素Co、W的镀液；将所述基底在所述镀液中进行超声电沉积，得到预制件；将所述预制件在保护气氛中保温，得到多孔析氢催化剂；所述多孔析氢催化剂按重量百分比计包括：W？35.86%~56.97%；Co？43.03%~64.14%。还提供了一种多孔析氢催化剂以及析氢电极，其在碱性水溶液中析氢过电势低，并且使用寿命长、材料成本低、易于制备。

摘要： 本发明公开了一种析氢阴极材料的低温制备方法及该析氢阴极材料的应用。所述方法包括如下步骤：将活泼金属进行表面处理；将配制好的阴极活性材料的前驱反应溶液在零下20°C至0°C的温度进行恒温处理；将经过表面处理的活泼金属放置在阴极活性材料的前驱反应溶液中，并且在零下20°C至0°C的温度进行搅拌浸镀；以及将活泼金属取出并冲洗吹干之后，用作析氢阴极材料。本发明的制备方法在降低阴极材料制备成本的同时还提高了析氢性能。

摘要： 本发明公开了一种电解水析氢电极、电解水制氢装置及方法。其中，电解水析氢电极包括以BiCuSeO基热电材料制作的热电片和负载在热电片表面的析氢催化剂；电解水制氢装置及方法采用前述析氢电极。本发明的电解水析氢电极包括以BiCuSeO基热电材料制作的热电片和负载在热电片表面的析氢催化剂，巧妙利用了热电材料的热电效应以及BiCuSeO基热电材料与析氢催化材料之间的协同作用，可有效降低电解水制氢过程中的过电位，大大降低制氢用电成本，提高制氢效率。进一步地，采用热电转换模块提供电解电压，以有效利用电解池的热量，这同样可以降低制氢的用电成本。

摘要： 本发明公开了一种钴钼基复合材料、析氢电极及其制备方法与在电解水制氢、家电设备中的应用，所述钴钼基复合材料中至少含有Co、Mo和Ce；其中，所述Co、Mo和Ce物质的量之比为1:(0.15～0.3):(0.006～0.04)。通过电沉积方法可以较好地制备该复合材料，电镀过程中，在电解液中添加柠檬酸盐避免钼酸根离子与Ce离子反应产生钼酸铈沉淀，同时，柠檬酸盐还可对钴钼的诱导共沉积过程产生激励作用，更利于钼元素的沉积。利用本发明方案的复合材料制得的析氢电极具有良好的催化析氢性能，能够代替催化领域所使用的价格昂贵的贵金属基电极，同时，该材料还可作为耐腐蚀镀层，具有良好的应用前景。