微米花状NiFe-LDH的制备及其析氧性能研究

以层状双金属氢氧化物为基础,采用简单的水热合成法制备一系列二元NiFe-LDH催化剂。利用XRD、SEM和极化曲线等测试了系列催化剂的晶体结构、形貌和析氧活性。相比于单一的Ni(OH)₂催化剂,优化制备的NiFe-LDH-1具有最佳的OER活性,达到10 mA·cm^-2和100 mA·cm^-2的电流密度时,NiFe-LDH-1所需的过电位为218 mV和264 mV,Tafel斜率为36.3 mV·dec^-1,同时该催化剂拥有优异的催化稳定性。     

Co1-xCrxFe2O4的制备及其析氧性能研究

利用高温固相反应法,使用Fe_3O_4、Co_2O_3和Cr_2O_3为原料,制备了Cr掺杂的Co_(1-x)Cr_xFe_2O_4(x=0.10,0.15,0.20,0.25)粉末,对不同掺杂量的样品使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行结构和形貌的表征,同时对样品进行了电催化析氧活性测试.结果表明,随着Cr掺杂量的增加,样品的晶格常数逐渐减小.当掺杂量为x=0.1时,样品具有最高的电催化析氧活性,在电流密度为10 mA/cm~2时,其析氧过电位为338 m V,塔费尔斜率为47 mV/dec.     

钠米钙钛矿复合氧化物的析氧电催化性质的研究

用循环伏安、线性伏安法等电化学方法研究了La0.8Sr0.2Fe1-yAlyO3系列氧化物对析氧反应的催化性质。     

微反应器内氧化锌诱导的ZIF-8膜制备及其催化性能

针对微通道内存在的催化多孔载体层或催化剂层制备及固载难点技术问题,基于石英毛细管微通道反应器管径小而长径比大、表面惰性的特点,利用新型金属有机骨架(MOFs)ZIF-8材料拥有的巨大比表面积、良好热稳定性和催化性质,采用生长ZnO修饰层诱导的流动合成方法在毛细石英管微通道内制备了ZIF-8膜,研究了流动合成时间与生长形成ZIF-8膜厚度的关系。构建的ZIF-8膜微反应器应用于催化苯甲醛与氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应,并考察了反应条件对反应性能的影响和ZIF-8催化膜层的催化稳定性。在温和条件下可获得收率近100%的目标产物,并表现出良好的反应操作稳定性。     

梭形Fe-MOFs的制备及电催化氧化葡萄糖的性质研究

电催化葡萄糖氧化反应(GOR),由于其相对较低的热力学势和自然界中生物质丰富的葡萄糖来源,是各种电催化氧化反应中有前途的替代电催化水分解中的阳极氧化反应。然而,开发高活性、低成本的GOR电催化剂仍是一个难题。本文合成了高催化活性、低成本、具有梭形结构的Fe-MOFs电催化剂,即MIL-88A(Fe),将其应用于电催化GOR反应中,具有高效的催化效率。实验表明,所制得的梭形Fe-MOFs电催化剂在1.0 mol·L^-1 KOH电解质溶液中,进行电催化水分解阳极氧化反应需要约1.60 V的电位,才能提供100 mA·cm^-2的电流密度。然而,在含有0.05 mol·L^-1葡萄糖和1.0 mol·L^-1 KOH的混合电解质中,只需要约1.54 V的电位,即可达到100 mA·cm^-2的电流密度。由此可见,Fe-MOFs电催化剂在含有葡萄糖的KOH混合溶液中的催化GOR活性比在KOH溶液中的OER电催化活性更强,并且通过计时电位测试发现所得催化剂具有良好的耐受性,稳定性显著。梭形Fe-...     

MnCo2O4形貌调控和析氧性能研究

利用水热合成的方法制备了片状、塔状和自分叉结构的MnCo2O4电极材料.通过XRD、Raman、SEM和TEM表征手段验证了合成的MnCo2O4电极材料的结构、形貌和晶格结构.作为析氧反应催化剂,其在20 mA·cm-2电流密度下,具有300 mV(自分叉结构)、370 mV(塔状)和450 mV(片状)的过电位.     

N-NiMoO4/NF的制备及其电催化析氢活性

采用简单、高效的方法,成功制备了应用于碱性介质电催化制氢的Ni-MoxNy/NF电极,对其进行XRD、SEM、TEM和XPS表征,并系统研究了该电极的电催化析氢性能。结果表明:产物的相组成物为单质Ni、Mo2N及Mo5N6。控制工艺条件,可制备出性能最佳的相结构为Ni-Mo2N,Mo5N6的含量增加不能提高产物的性能;性能最佳试样的显微形貌呈现纳米棒状,Ni(111)与Mo2N(200)构成的异质结构界面赋予材料优异的电催化析氢性能,在碱性电解质中,10mA/cm2下析氢过电位达 21mV,接近20%Pt/C电极(18mV),Tafel斜率为39.9mV/dec。电极的优异性能既来源于高电化学活性面积,也来源于其高本征活性,跻身当前性能最佳的非贵金属催化材料,为非贵金属碱性析氢电催化材料的、研发提供了新思路。     

协同Ni3N/Ni异质结构核和超薄Ni3N表面壳实现自适应的表面重构和高效析氧

寻找高活性、碱性稳定且具有极低过电位的非贵金属基析氧反应(OER)催化剂有巨大的价值,但由于OER缓慢的动力学,使其商业化面临相当大的挑战.本文中,我们通过一种自适应的表面重构方法设计了一种强耦合核壳纳米结构的预催化剂.该预催化剂由内部生长的Ni3N/Ni异质结构核和超薄Ni3N壳(Ni3N/Ni@Ni3N)组成,通过逐步的热氮化路径合成.Ni3N/Ni@Ni3N样品在电流密度10 mA·cm-2下展现出超低的过电位(229 mV),其在过电位270 mV下,电流密度为单独的Ni3N、Ni以及商业RuO2催化剂的17,37和20倍,同时具有较低的塔菲尔斜率(55 mV·dec-1).在OER过程中,Ni3N/Ni@Ni3N样品的表面发生了重构,生成了高活性的NiOOH.原位拉曼光谱和非原位电子显微镜的研究证实了这一点.密度泛函理论(DFT)计算结果表明,NiOOH到Ni3N的界面电子转移产生了带正电的Ni阳离子,大大降低了 OER中间产物吸附/脱附的能垒.     

碳层保护磷掺杂铁氧还原催化剂的构建及其锌-空气电池性能

锌-空气电池具有理论能量密度高、环境友好、成本低廉等优点,被认为具备下一代电池储能系统的发展潜力。文中采用PEG 2000软模板法制备了碳层保护的磷掺杂铁催化剂FeCNP-300,实现了碳层对FeP活性位点的保护,有效提高了电池的稳定性,为开发锌-空气电池催化剂开辟了一条新途径。     

双金属配合氮掺杂石墨烯气凝胶与其电催化析氢构效关系的综合实验研究

电催化析氢及相关催化剂设计是新能源材料与器件"新工科"专业课程体系中的重要内容.该综合实验采用水热、退火和酸浸等方法制备了Fe-Co-N共掺杂石墨烯气凝胶.表征发现,双金属配合氮的引入有利于形成具有高缺陷的多孔结构,提高了质荷传输和氢吸附能力,相较Pt等贵金属催化剂,表现出增强的电催化析氢活性、较低的起始电位、较小的T...     

聚钴卟啉的制备及其氧还原催化性能

金属卟啉具有高的共轭结构和化学稳定性,在酸性和碱性介质中均表现良好的ORR电催化活性。以周边不含有易聚合官能团的四苯基钴卟啉(Co TPP)为单体,采用循环伏安电化学聚合的方法制备四苯基钴卟啉聚合物(p Co TPP)薄膜。由于生成的聚合物具有更高的共轭结构,p Co TPP薄膜的紫外光谱图中Soret带和Q带均发生红移,且吸收峰变宽。结果表明,p Co TPP在碱性介质中对氧分子具有良好的电催化活性,为金属卟啉氧还原反应(ORR)催化剂的研究提供新的方向,有望成为燃料电池非贵金属氧还原催化剂材料。     

铱钴涂层钛阳极的组织结构与析氧性能

通过热分解法在制备了不同摩尔配比的IrCo氧化物涂层,并通过XRD分析了涂层的组织结构,通过循环伏安,析氧电位及强化寿命测试研究了 Ti 基 IrCo 涂层的电催化活性.结果表明,Co组元的添加可以明显细化活性组元 IrO2 的晶粒,有效降低涂层的析氧电位,当 w(Co)=30%铱钴涂层比纯铱涂层的强化寿命提高了40%.     

硫化铁纳米晶的可控制备及其电催化析氢特性

为了获得较好的电催化析氢性能,以油酸铁为铁源,硫粉溶于油胺中作为硫源,通过控制反应条件合成不同形貌的Fe_3S_4。具有粒子形貌的Fe_3S_4与质量分数为40%的炭黑混合后形成的硫化铁纳米晶具有最优的电化学催化活性。在析氢反应中,当电流密度达到10 mA/cm~2时,过电位为234 mV, Tafel斜率为213 mV/dec。同时,具有粒子形貌的Fe_3S_4纳米晶材料展现出较为优异的电化学稳定性。因此,可控制备的具有粒子形貌的Fe_3S_4纳米晶材料是一种有应用前景的析氢电催化剂。     

金属多氧络合物掺杂聚苯胺的合成及表征

通过乳液聚合的方法合成聚苯胺,并且利用无机-有机金属掺杂的方法将不同种类和不同用量的金属多氧络合物与聚苯胺进行共混改性,获得一系列具有特殊结构与性能的导电聚合物材料。由于具有大的共轭体系而显示出强的导电性能,其导电原理被归结为共轭电子在整个高分子体系中的自由运动。通过实验,我们发现不同的金属多氧络合物掺杂对聚苯胺的稳定性、荧光性能以及电导率有不同程度的影响,而且随着掺杂量的增加,其化学物理性能都有不同程度的改善。     

Fe修饰石墨烯的结构及其析氢性能调控研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究Fe修饰石墨烯的几何结构、电子结构以及外加应变对其析氢性能的影响.研究结果表明:空位可以明显增强石墨烯对Fe原子的吸附;Fe原子在单空位石墨烯上的吸附最强,从Fe原子到石墨烯的电荷转移最多,Fe原子与石墨烯之间发生明显杂化;在外加应变下,压缩应变对Fe修饰单空位石墨烯的析氢性能影响不...     

Sn掺杂ZnO的制备及其光催化性能

以四氯化锡和氯化锌为前驱体,通过一步沉淀法制备Sn掺杂ZnO纳米复合光催化剂。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线粉末衍射、紫外可见漫反射等测试方法对样品的形貌、组成和光吸收性能进行表征。以亚甲基蓝为目标降解物,150 W高压汞灯为光源,研究所制备样品的光催化活性。结果表明,随着Sn掺杂量的增加,Sn掺杂ZnO光催化剂分别呈现不同的形貌(颗粒状,球状及尖晶石状),Sn的加入可有效提高ZnO光催化活性。当Zn:Sn摩尔比为1:0.15时,Sn掺杂ZnO光催化剂的催化效果最好,光照70 min亚甲基蓝的降解率达95.5%。     

1T/2H-二硫化钼的制备及其电析氢性能研究

二硫化钼作为一种天然二维材料,对于取代贵金属铂基催化剂进行析氢反应具有巨大的潜力.然而电导率较差和本征活性低限制了其在析氢反应中的应用.通过探索前驱体铵源和钼源的比例和加入丙酸含量的影响,制备了具有更多活性位点和更高电导率的1T/2H-二硫化钼,并对其电析氢反应性能进行了测试.结果表明：1T/2H-二硫化钼的电析氢性能较2H-二硫化钼有极大的优势,效率更高.     

Ce掺杂碘氧铋光催化剂的催化性能研究

采用共沉淀的方法制备了Ce掺杂Bi OI光催化剂,0.04%样品在可见光下显示出较好的光催化活性,但是继续增加Ce的含量,发现光催化活性明显降低。通过XRD对样品的物相结构进行表征和利用XPS对样品的元素进行检测证明了掺杂样品的成功合成,再利用DRS、SPV测试的数据证明出掺杂后的样品明显提高了电子-空穴对的分离率,最终得出掺杂后样品的光催化反应机理。     

高产率胺基化ZIF-8的合成及其储存CH4性能综合实验设计

设计了高产率胺基化ZIF-8的合成、表征及其储存CH₄性能综合实验。综合考虑增大倍数、反应釜容积、合成温度和时间,确定高产率ZIF-8的合成工艺,采用5.732 g Zn(NO₃)₂·6H₂O与4.748 g的2-甲基咪唑混合加入113 mL的DMF溶液中,在160℃的恒温干燥箱中加热24 h。以此为基础,合成得到ZIF-8-NH₂。与ZIF-8相比,ZIF-8-NH₂具有更高的CH₄储量、较低的再生能耗和较好的循环使用性能。实验内容涉及多孔材料合成、高产率材料合成工艺、微观结构表征及气体吸附储存性能评价等多方面知识,改变了传统的天然气储存与利用课程中讲授为主的教学模式,加深了学生对理论知识的理解,锻炼学生动手能力,提高学生的综合素质和科研创新能力。