电催化性能

摘要： 发展可替代能源对缓解全球能源问题具有重要意义.直接甲醇燃料电池(DMFC)因其工作温度低、能量密度高以及低污染物排放特性正逐渐成为最有发展前景的便携式能源技术之一.目前,其商业化进程主要取决于阳极甲醇氧化反应(MOR)的动力学快慢.贵金属作为最常用的阳极催化剂得到了广泛的研究,但是其稀缺性以及易受COads中间产物中毒影响限制了其应用.考虑到以上问题,具有优异抗中毒能力的低Pt或者非Pt纳米催化剂的设计和研发变得十分重要.本文从DMFC阳极电催化原理出发,总结了过渡金属基催化剂(过渡金属−贵金属催化剂、过渡金属催化剂以及自支撑催化剂)在MOR中的研究进展.重点强调了纳米催化剂的组成成分、多孔结构、高指数面、晶体缺陷以及顶点增强效应等对其电化学性能的影响.最后,展望了过渡金属基电催化剂在DMFC中所面临的机遇和挑战.

摘要： 采用诱导法制备空心三元PdPtCu纳米材料,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌、组成和结构进行表征,并在碱性条件下测试其对乙醇氧化的电催化性能。结果表明,以氧化铜为诱导剂制备的三元PdPtCu纳米材料主要呈空心结构,且其形貌和组成可控;Pd_(3)Pt@Cu,PdPt@Cu和PdPt_(3)@Cu三种材料的质量电流密度分别为8510 A·g^(-1),9270 A·g^(-1)和5490 A·g^(-1),无论是质量活性还是稳定性,均明显优于商业Pd/C和商业Pt/C催化剂。

摘要： 氢气作为一种新型绿色可再生能源,不仅能有效缓解能源危机问题,而且还可以保护环境。研究发现过渡金属镍在碱性溶液中具有较高的析氢活性。由于邻近杂原子具有改变镍原子表面吸附能/解吸能的能力,还可为某些中间体提供吸附/解吸中心,因此镍基合金的形成更有利于促进镍的电化学析氢反应。在此,综述了近年来二元及多元镍基合金材料的制备方法,探讨了材料结构与电催化析氢性能之间的联系。并在此基础上,对电催化析氢镍基合金材料的研究方向和应用前景进行了展望。

摘要： 随着全球能源与环境问题日趋紧迫,新能源材料与技术受到了社会各界的广泛关注。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种清洁能源发电技术,其高效、环保、燃料气体可选择性广泛等优势逐渐得到研究者的重视。传统Ni-YSZ陶瓷阳极材料存在易被硫毒害以及表面碳沉积的问题,出于对SOFC运行稳定性、发电成本以及电池反应界面老化等因素的考虑,研究者正在寻找可替代Ni-YSZ的阳极材料。近年来,La_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)钙钛矿结构氧化物作为SOFC阳极,以其优异的氧化还原循环稳定性和电化学性能备受青睐,文章综述La_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)钙钛矿阳极材料的研究进展以及对其不同的修饰方案。

摘要： 以金属有机骨架(MOFs)为模板,通过简单的阳离子掺杂方法合成了Fe/Co-MOFs前驱体,然后进行磷化得到其磷化物(Fe-Co-P),并对其磷化物进行HER性能研究。利用XRD、SEM、TEM、BET和电化学测试等技术对所得催化剂的组分结构和电催化性能进行了表征和测试。结果表明:Fe-Co-P由于具有多孔性和大的比表面积等优势,其电催化HER性能明显高于CoP电催化剂材料。在酸性电解质中,Fe-Co-P达到10 mA·cm^(-2)的电流密度所需过电位为399.4 mV,且Fe-Co-P拥有良好的稳定性和耐久性。本研究可为构建非贵金属基电催化剂在能源领域的应用提供新的指导。

摘要： 以乳液聚合法制备的聚苯乙烯微球为模板合成了聚苯胺/聚苯乙烯微球,以改进Hummer's法制备的氧化石墨烯和六水合氯化镍(NiCl_(2)·6H_(2)O)制备含镍离子的氧化石墨烯;将聚苯胺/聚苯乙烯微球与含镍离子的氧化石墨烯均匀混合后,经高温碳化制备出氮掺杂三维多孔碳材料。以此材料为电极测试了硝基苯酚和葡萄糖的电催化性能,结果显示,两种物质的检出限均为10^(-7) mol·L^(-1)。表明此电极材料可以用于对硝基苯酚和葡萄糖痕量分析。

摘要： 采用浆料涂覆烧结法制备铂电极,对比了基材处理方式(磁控溅射/喷砂)、铂黑(Ptb)和氧化铂(PtO_(2))粒径差异对电极形貌、附着力、方阻及电催化性能的影响。结果表明,基材采用磁控溅射法制备的涂层表面结构优于喷砂法的涂层,使其剥离强度均略高于喷砂处理的样品;针对于粉末粒度,需控制在一定范围内(即Ptb(350 nm)和PtO_(2)(350 nm)),其制备的涂层表面易形成蜂窝状或絮状的微连接结构,可显著降低方阻,提高其附着力。对结构和附着力较好的Ptb/Pt电极和PtO_(2)/Pt电极进行CV曲线分析,PtO_(2)/Pt电极的电催化性能优于Ptb/Pt电极。

摘要： 采用不同的前驱体制备出了三种Co基磷化物,对比分析了三种磷化物的显微形貌、微观结构、物相组成和电催化性能。结果表明,经过磷化处理后的CoP/Co_(2)P-1和CoP/Co_(2)P-2的形貌中都可见纳米片组装堆叠而成的花状层次结构,CoP晶相已经成功地在磷化物上形成;CoP-3呈现出三维立体结构特征,结晶度相对较低。三种磷化物CoP/Co_(2)P-1、CoP/Co_(2)P-2、CoP-3,CoP-3的比表面积最小。经过磷化处理的CoP/Co_(2)P-1、CoP/Co_(2)P-2的电催化性能优于对比试样CoP-3。对CoP/Co_(2)P-1||CoP/Co_(2)P-1进行连续8h的电解池全水分解反应,水解8h后的电流密度约是初始电流密度的90%以上,这主要与此时磷化物具有纳米片组装结构而获得了较多的电催化活性点有关。

摘要： 在碳达峰、碳中和目标下,我国迫切需要提高煤炭的利用效率,降低CO2排放。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转换为电能的高效、环境友好的电化学转化装置。传统SOFC运行温度较高(800~1 000°C),长期高温运行会导致系统成本过高,关键材料性能衰减,以及组件间元素的互扩散、相反应等诸多问题。发展中低温SOFC已经成为未来SOFC技术发展的必然选择。然而,低温下,阴极缓慢的氧还原反应(ORR)动力学和不稳定性是制约SOFC技术发展的主要挑战。近年来,阴极界面改性作为一种提高中低温SOFC性能的有效策略得到广泛研究。通过设计不同的改性界面,可以显著加速阴极ORR动力学,有效地拓展阴极三相界面,提高阴极电催化活性,进而提高电池电化学性能;同时有效限制阴极颗粒长大,减少二次相生成,提高电池寿命。综述了界面改性的结构种类和特征(复合结构,膜状界面结构,骨架/表面涂覆结构),详细介绍了原子层沉积、脉冲激光沉积、湿法浸渍3种阴极界面改性技术,以及阴极界面改性对氧离子输运、氧还原反应活性以及稳定性的影响。最后,讨论了目前阴极界面改性技术存在的问题与挑战,以及克服这些问题的可能策略,为中低温SOFC阴极材料和结构的合理设计提供指导,为SOFC的实际应用奠定基础。

摘要： 采用电弧熔炼-熔体快淬法制备了AlPdAgNi前驱体合金薄带,通过脱合金法制备出不同镍含量下的纳米多孔PdAgNi催化剂,以提高燃料电池阳极催化剂Pd的催化性能,降低成本。利用SEM、TEM等手段表征样品微观形貌,并测试了其电催化氧化甲醇性能。结果表明:PdAgNi催化剂为纳米多孔结构,孔径约为5 nm;随着Ni含量的增加,纳米多孔PdAgNi系列合金样品的电催化甲醇峰值电流密度呈现出先增后降的趋势,其中Ni含量(原子百分含量)为2%时,样品的电催化氧化甲醇性能最佳。此时,纳米多孔PdAgNi催化剂活性和稳定性分别约为同等条件下纳米多孔Pd催化剂的1.3和4.5倍,商用Pd/C催化剂的5.7和13.1倍,商用Pt/C催化剂的4.6和37.8倍,并且反应动力学得到了显著的改进。

摘要： 用火试金法制备了银金质量比分别为2.1、2.3、2.5的金银合粒,分金后得到分金卷样品Au2.1,Au2.3和Au2.5,用扫描电镜对样品表面和横截面形貌进行了观察.结果表明,三种样品均为三维多孔结构,其中样品Au2.5的孔隙率多,比表面积最大.以循环伏安法测试样品对甲醇的电催化性能,发现Au2.5样品对甲醇的氧化峰起始电位较Au21和Au2.3的低,氧化峰电流密度约为Au2.1和Au2.3的4倍,说明其对甲醇电催化性能最好.

摘要： 有序介孔碳不仅拥有良好导电性能,而且具有很大的比表面积和规整的孔道结构,以及容易功能化的优越性能,在能量储存、电催化、气体吸附分离等方面有应有价值.采用有序介孔碳及其改性材料修饰电极在电极材料研究领域具有良好的前景.相比于其他化学修饰电极，碳材料可再生，环境友好，避免大量使用贵金属等特点，此外有序介孔碳规整均一的介孔结构为电化学合成催化提供了择形催化的可能；高的比表面积是负载具有催化活性金属的理想载体；易功能化为特异性选择催化提供了条件。因此，研究改性介孔材料修饰电极具有重要意义。以SBA-15为模板，采用水热法制得CMK-3。以CMK-3为基底，乙酰基甲酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，原位聚合制得PVA-CMK-3; AgN03为前驱体，水合肼还原制备得到Ag@PVA-CMK-3复合介孔碳材料。由于纳米银颗粒较好的分散在有序介孔碳中，其电活性面积相对银电极大，因此其电催化活性相对较高。而e曲线（Ag@PVA-CMK-3/GC电极）的还原峰电位最正，在-1.59V，说明氮掺杂介孔碳对负载银材料修饰的电极使得其电化学催化活性有显著的提高。

摘要： 氧还原反应(ORR)是氢氧燃料电池的阴极反应,其反应动力学十分缓慢,过电位较大,是目前燃料电池能量损失的主要原因.氧还原反应必须依赖铂催化剂,但铂的储量稀少,价格昂贵,催化选择性和稳定性较差,严重制约了燃料电池的大规模应用.因此,研究储量丰富、价格低廉的高性能非贵金属氧还原催化剂对燃料电池的商业化应用有重要意义.本文探讨了N、S、Fe共掺杂石墨烯/碳黑复合材料的制备及电催化性能。

摘要： 有序介孔碳(OMC)具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和孔容、规则排列的孔结构、良好的热稳定性、化学稳定性,电导率、热导率和优良的吸附性能,能够使物质在其孔隙内吸附并进行反应,同时能够保持自身物理化学稳定性,能很好的提高富集效率和扩散速度,因此将其用于制备修饰电极在电化学方面会有很好的应用.负载金属纳米粒子是一种对碳材料改性的重要方法，但目前对这种材料的制备大多需要进行各种预处理，再进一步负载金属纳米粒子，工艺复杂，且所得材料中的金属纳米粒子粒径不均匀，品质有待提高。本文采用一步合成制备了有序介孔碳/镍纳米粒子修饰电极并将其应用于电合成催化。

摘要： 本文采用热丝辅助化学气相沉积法(Hot Filament Chemical Vapor Deposition,HFCVD)制备了掺氮金刚石薄膜电极(nitrogen-doped diamond film electrode,NDD),并用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法分别表征了NDD电极的表面形貌和电化学性质,同时以模型污染物硝基苯的阳极氧化降解为探针评估了该电极的电催化性能.实验结果表明,NDD电极表面均匀,掺氮金刚石晶粒大小为1.5～3.0μm,在酸性、中性和碱10性介质中均具有较宽的电位窗口.在0.1mol·L-1Na2SO4溶液的支持电解质中,以NDD为阳极,铂片为阴极,恒电位2.8V降解0.5mmol·L-1的硝基苯,反应300min,硝基苯的降解率几乎100％.电子顺磁共振(ESR)测试表明,导致硝基苯降解和矿化的氧活性物质为羟基自由基.

摘要： 三氯生别名:玉洁纯MP(Irgacare MP)、玉洁新DP-300(IrgasanDP-300)三氯新、三氯沙,熔沸点:熔点:55-57°C沸点:120°C,溶于多种有机溶剂及表面活性剂.三氯生(TCS)作为最有效的抗菌剂之一被广泛的应用于药品及个人护理用品(Pharmaceutical and Personal CareProducts)中频繁的在水中被检测出来.同时发现在一定的条件下三氯生会装华为其他的致癌的物质及多种有毒有害的物质,给环境和人类的生产和生活带了极大的隐患,电催化氧化对降解三氯生有优势,用二氧化铅做电极电催化氧化降解三氯生优势更为明显,二氧化铅做电极具有更好的导电性和更久的使用期限,与其他材料做电极制造价格更便宜,方便操作因此用二氧化铅做电极更为经济实用,本文模拟水中的三氯生,通过改变三氯生的浓度,电解质浓度,电流密度来得出降解率探究降解三氯生的最优条件.

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摘要： 三氯生别名:玉洁纯MP(Irgacare MP)、玉洁新DP-300(IrgasanDP-300)三氯新、三氯沙,熔沸点:熔点:55-57°C沸点:120°C,溶于多种有机溶剂及表面活性剂.三氯生(TCS)作为最有效的抗菌剂之一被广泛的应用于药品及个人护理用品(Pharmaceutical and Personal CareProducts)中频繁的在水中被检测出来.同时发现在一定的条件下三氯生会装华为其他的致癌的物质及多种有毒有害的物质,给环境和人类的生产和生活带了极大的隐患,电催化氧化对降解三氯生有优势,用二氧化铅做电极电催化氧化降解三氯生优势更为明显,二氧化铅做电极具有更好的导电性和更久的使用期限,与其他材料做电极制造价格更便宜,方便操作因此用二氧化铅做电极更为经济实用,本文模拟水中的三氯生,通过改变三氯生的浓度,电解质浓度,电流密度来得出降解率探究降解三氯生的最优条件.

摘要： 一种基于石墨烯负载改性COFs基电催化剂催化性能的方法，涉及催化剂改性技术领域。其主要操作步骤如下：将合成的催化剂与石墨烯按照一定的方式混合，使得催化剂得以负载在石墨烯上，从而提高了催化剂相关反应的催化性能。本发明采用利用高导电的石墨烯与催化剂进行负载可以很大程度的提高催化剂的电子传输速率从而提高催化剂的催化性能，该工艺方法简单，效果明显，可以广泛应用催化剂的改性中。

摘要： 本发明公开了一种高催化性能的核壳碳纳米结构电催化剂及其制备方法。以边缘结构封闭型的聚酞菁铁为壳、导电碳为核、酞菁铁单元的Fe‑N4中心结构为其活性位点。其制备方法为：1)将导电碳加入均苯四甲酸二酐和邻苯二甲酸酐的混合溶液中，干燥得粉末A；2)将粉末A与铁化合物、钼酸铵、尿素均匀混合得粉末B，加热至粉末B为熔融液，微波反应使其发生原位聚合反应，洗涤干燥得到高催化性能的核壳碳纳米结构电催化剂。本发明的新型核壳碳催化剂具有明显优于商业Pt/C催化剂的高氧还原催化活性、优异循环稳定性和优异CH3OH/CO耐受性；催化剂合成所用原料均为市场成熟产品、成本低廉，制备过程简单易行，适合商业化大规模生产。

摘要： 一种基于石墨烯负载改性COFs基电催化剂催化性能的方法，涉及催化剂改性技术领域。其主要操作步骤如下：将合成的催化剂与石墨烯按照一定的方式混合，使得催化剂得以负载在石墨烯上，从而提高了催化剂相关反应的催化性能。本发明采用利用高导电的石墨烯与催化剂进行负载可以很大程度的提高催化剂的电子传输速率从而提高催化剂的催化性能，该工艺方法简单，效果明显，可以广泛应用催化剂的改性中。

摘要： 本发明公开了一种高催化性能的核壳碳纳米结构电催化剂及其制备方法。以边缘结构封闭型的聚酞菁铁为壳、导电碳为核、酞菁铁单元的Fe‑N4中心结构为其活性位点。其制备方法为：1)将导电碳加入均苯四甲酸二酐和邻苯二甲酸酐的混合溶液中，干燥得粉末A；2)将粉末A与铁化合物、钼酸铵、尿素均匀混合得粉末B，加热至粉末B为熔融液，微波反应使其发生原位聚合反应，洗涤干燥得到高催化性能的核壳碳纳米结构电催化剂。本发明的新型核壳碳催化剂具有明显优于商业Pt/C催化剂的高氧还原催化活性、优异循环稳定性和优异CH3OH/CO耐受性；催化剂合成所用原料均为市场成熟产品、成本低廉，制备过程简单易行，适合商业化大规模生产。

摘要： 本发明公开了一种利用等离子体增强MoS2电催化和/或光电催化性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备MoS2电催化和/或光电催化剂作为前驱体；(2)制备接收MoS2催化剂反应信号的电极；(3)利用含C和F的等离子体对已经修饰在电极上的MoS2催化剂进行改性。本发明显著提升了MoS2的电催化和/或光电催化性能。该实验方法不仅简便、清洁，而且具有一定的普适性，可以应用于掺杂改性锂离子插层MoS2、水热合成MoS2、机械剥离2D MoS2、化学气相沉积2D MoS2等多种MoS2电催化剂和/或光电催化剂，并且均实现了电催化和/或光电催化性能的显著提升，对plasma增强HER、OER、ORR等电化学和/或光电化学反应催化性能具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种提高金属氧化物电催化性能的淬火改性方法及应用。该方法包括：将合成的金属氧化物前驱体置于高温下煅烧后快速拿出放到一定浓度的冰盐溶液中快速冷却。本发明提供的方法不仅可以将金属离子掺杂到金属氧化物中，还可以对金属氧化物表面进行结构改性。金属离子的掺杂，改变了催化剂中元素的价态，有利于氧的表面吸附，促进了OOH去质子化；同时，催化剂表面不同的晶体结构，具有较低的结晶度以及更多的缺陷。电化学测试表明，基于这种淬火改性方法制备的金属氧化物催化剂，具有较好的电催化性能，降低了过电势，且具有较好的催化稳定性。同时，本方法工艺较为简单，且成本低廉、适用范围广，有利于推动电催化剂的制造发展。

摘要： 本发明公开了一种利用等离子体增强MoS2电催化和/或光电催化性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备MoS2电催化和/或光电催化剂作为前驱体；(2)制备接收MoS2催化剂反应信号的电极；(3)利用含C和F的等离子体对已经修饰在电极上的MoS2催化剂进行改性。本发明显著提升了MoS2的电催化和/或光电催化性能。该实验方法不仅简便、清洁，而且具有一定的普适性，可以应用于掺杂改性锂离子插层MoS2、水热合成MoS2、机械剥离2D MoS2、化学气相沉积2D MoS2等多种MoS2电催化剂和/或光电催化剂，并且均实现了电催化和/或光电催化性能的显著提升，对plasma增强HER、OER、ORR等电化学和/或光电化学反应催化性能具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种提高金属氧化物电催化性能的淬火改性方法及应用。该方法包括：将合成的金属氧化物前驱体置于高温下煅烧后快速拿出放到一定浓度的冰盐溶液中快速冷却。本发明提供的方法不仅可以将金属离子掺杂到金属氧化物中，还可以对金属氧化物表面进行结构改性。金属离子的掺杂，改变了催化剂中元素的价态，有利于氧的表面吸附，促进了OOH去质子化；同时，催化剂表面不同的晶体结构，具有较低的结晶度以及更多的缺陷。电化学测试表明，基于这种淬火改性方法制备的金属氧化物催化剂，具有较好的电催化性能，降低了过电势，且具有较好的催化稳定性。同时，本方法工艺较为简单，且成本低廉、适用范围广，有利于推动电催化剂的制造发展。

摘要： 一种电沉积制备钴原子诱导合金催化剂晶格畸变提升甲醇电催化性能的方法，属于光电催化技术领域。采用阳极氧化法在钛片上制备出垂直取向排列规整的竹节状二氧化钛纳米管阵列，然后采用循环伏安电沉积的方法在二氧化钛纳米管阵列中共沉积PtCo纳米合金颗粒，制备得到一种二氧化钛纳米管担载的钴原子诱导晶格畸变的合金催化剂作为甲醇燃料电池的一体式自支撑膜电极。本发明制备的电催化剂，其合成方法操作简单、反应效率高，PtCo合金纳米颗粒分散均匀、稳定性高，制备得到的电极能明显提高甲醇的电催化活性，降低催化剂的中毒性，具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明提供一种具有压电催化性能的无机纳米材料及其制备方法，所述无机纳米材料包括核层材料和壳层材料，所述壳层材料负载在所述核层材料的表面；其中，所述核层材料包括压电材料，所述壳层材料包括金属纳米颗粒。本发明还提供一种催化制氢纳米反应器及其制备方法，所述催化制氢纳米反应器包括如上所述的无机纳米材料、质子供体和脂质，所述纳米反应器为将所述无机纳米材料和所述质子供体共同包裹在所述脂质中形成在外场刺激下产氢的纳米粒子。本发明还提供一种如上所述的催化制氢纳米反应器在制备治疗炎症相关疾病的药物或医疗器械中的应用。