金属有机骨架衍生的自支撑Co9S8/Ni3S2纳米片阵列用于高效电催化分解水性能研究

采用简单、可控的阳离子交换法和水热法在导电基底上成功构筑了具有自支撑纳米片阵列结构的Co_9S_8/Ni_3S_2电催化剂,在碱性电解液(1 mol/L KOH)中,采用三电极体系分别研究了Co_9S_8/Ni_3S_2的电催化析氧和析氢性能。在析氧性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取50、100 mA/cm~2的催化电流密度所需要的过电位仅为230、280 mV。而在析氢性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取-100 mA/cm~2的催化析氢电流密度所需的过电位仅为129 mV,同时该催化剂表现出了优异的电催化稳定性,其优异的电催化性能归因于其自支撑纳米片阵列结构,可提供更多的活性位点。     

热处理温度调控Co_3O_4介孔纳米片的孔结构及OER性能

Co_3O_4纳米片是一种性能优异的电催化剂材料,其多孔结构影响电催化析氧(OER)的性能。通过溶剂热法结合热处理调控Co_3O_4纳米片的多孔结构,并利用XRD、SEM、TEM和N_2吸附-脱附(BET)等方法表征了不同煅烧温度(300、400、500℃)下的物相与多孔结构。电催化性能表征结果表明,Co_3O_4纳米片具有最大的比表面积(93. 02 m~2/g)、最优的介孔孔容(0. 196 cm~3/g)的多孔结构(300℃煅烧样品),表现出最优的OER性能:起始电位为1. 539 V,过电势为0. 37 V,Tafel斜率为49 m V/dec。     

泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSey及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂，以泡沫镍为载体和集流体，原位制备了硒化钼(MoSe_y)和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料。表征结果表明，先通过电沉积法原位生长了MoSe_y层，再以该MoSe_y层为成核点，通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中，以1 mol·L^-1 KOH溶液为电解液，该FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能，析氢电流密度在10 mA·cm^-2时的过电位(η₁₀)为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^-2时的过电位(η₂₀)为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_dl)值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_y@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原...     

异质结构Co_3O_4@CoMoO_4阵列的制备与析氧性能研究

采用简单的两步水热法和退火处理在泡沫镍上制备出异质结构Co_3O_4@CoMoO_4阵列(Co_3O_4@CoMoO_4/NF)。结果表明,Co_3O_4@CoMoO_4/NF比Co_3O_4/NF拥有更大的活性面积和更优异的电催化析氧性能,主要是由于其3D异质结构和协同作用。Co_3O_4@CoMoO_4纳米阵列在1 mol/L KOH溶液中和50 mA/cm~2电流密度下的析氧过电位仅为253 mV,塔菲尔斜率为59 mV/dec,并且表现出优异的析氧稳定性。     

NiFeSx/NF纳米片的制备及电解水性能研究综合教学实验设计

为了开阔学生的科学视野,加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解,本文设计了在泡沫镍(NF)上原位生长硫化镍铁(NiFeS_x/NF)纳米片的实验,研究了硫化镍铁结构与电解水性能之间的关系。结果表明,NiFeS_x/NF可以作为一种高性能的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)双功能电催化剂,具有优异的催化活性和稳定性。该实验将科研工作与学生实验教学相结合,培养了学生的科学精神、创新思维意识和创新能力,激发了学生的科研兴趣。     

Fe掺杂NiO/NiSe_2空心纳米球的制备及其析氧性能研究

采用沉淀法制备铁掺杂镍碳酸盐纳米球前驱体,并对其进行硒化处理,得到性能优异的铁掺杂的氧化镍和硒化镍的混合物(Fe-NiO/NiSe_2)电催化剂。利用XRD、XPS、TEM、FESEM等手段对材料的结构和组成进行表征,并对其进行了电化学性能测试。结果表明,Fe-NiO/NiSe_2电催化剂材料具有优异的析氧性能,在1. 0 mol/L KOH电解液中,在10 m A/cm2电流密度下所需过电势仅为323 m V,并具有显著的长期稳定性,作为析氧反应催化剂具有很好的应用前景。     

以泡沫镍为基底的纳米片层状Ni2+-Fe3+-V3+LDHs的制备及其电催化析氧性能研究

电催化分解水是能量转化和储存的一种重要形式,析氧半反应是其速率决定步骤。利用一步溶剂热法制备了以泡沫镍为基底的纳米片层状Ni-Fe-V LDHs催化材料,研究了N,N-二甲基甲酰胺用量、总金属离子浓度的变化对产物的物相、形貌、电催化析氧性能的影响,并对产物进行了XRD、SEM、I/E、EIS等表征。研究结果表明,当N,N-二甲基甲酰胺用量为5 mL,总金属离子浓度为40 mmol/L时所得的Ni-Fe-V LDHs的纳米片,在1 mol/L KOH介质中,电流密度为10 mA/cm^2时,其析氧超电势仅为267 mV,具有优异的电催化析氧性能。     

石墨烯包裹的铁镍合金的电催化析氧性能研究

氢能是一种清洁能源,其燃烧产物是水。电解水产生氢,析氧反应是水分解的半反应,但由于反应动力学较慢,需要较高的过电位才能使反应顺利进行。本文制备了700℃、800℃和900℃3种退火温度的FeNi/G复合材料,并研究其电催化析氧性能。结果表明,FeNi/G在800℃下退火时具有较低的过电位,电催化析氧性能最好。其优异的电催化析氧性能归因于800℃下退火时FeNi/G较大的比表面积,有利于氧分子的释放以及电荷的转移,因而促进电极反应的进行。这一研究成果说明,石墨烯包裹的铁镍合金经过合适温度下的退火处理,可成为优异的电催化剂。     

Ni（OH）2/FTO纳米片阵列的制备及其对葡萄糖电催化性能的研究

以FTO导电玻璃作为基底,利用水热法制备得到氢氧化镍纳米片阵列。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究该材料的介观形貌和材料晶型。利用循环伏安、计时电流和交流阻抗等电化学方法对葡萄糖的电催化性能进行测试。实验结果表明Ni（OH）₂纳米片阵列电极在+0.65 V出现明显的氧化峰,检测上限为0.9 mmol/L,灵敏度为0.6 mA/cm²/（mmol/L）,说明该材料具有较强的电催化性能,同时具有响应速度快的特点。     

Co_3O_4/Au超薄片电子态调控及电化学析氧性能研究

通过溶剂热法以及后续热处理得到2. 6 nm厚的超薄多孔Co_3O_4纳米片,这种超薄多孔结构可为反应提供更多的活性位点。并且通过简单的浸渍法在纳米片表面负载金颗粒,对纳米片进行金修饰实现对Co~(2+)/Co~(3+)的价态比例调控,其中Co~(2+)更利于提高电催化析氧活性。结果表明,相比于未负载的Co_3O_4纳米片,金负载量为7%的Co_3O_4/Au样品析氧性能提高20%以上,并展示出更好的稳定性。     

In_2S_3/ZnO薄膜太阳能电池的制备及光电特性研究

首先利用两步化学方法在FTO透明导电基底上,制备了分布均匀且垂直于基底表面的ZnO纳米片阵列,再利用连续离子层吸附法制备了In_2S_3/ZnO异质结构纳米薄膜,并对其结构、形貌和光吸收等性质进行了表征。详细讨论了异质结构纳米薄膜的光电化学性质,测试结果显示,In_2S_3/ZnO异质结构纳米片阵列的光电流密度约为ZnO纳米片阵列的4倍。     

电沉积法制备铁基析氧电催化剂的研究与进展

析氧反应作为水分解反应的一个半反应,由于其在反应过程中需转移更多电子,因此研究性能优异的析氧催化剂意义重大。铁因其储量丰富,毒性小,优异的氧化还原性质而逐渐受到关注,从而铁基催化剂用于电催化析氧反应的研究逐步深入。电沉积法,因其制备简单、重现性好等优势,而作为制备铁基催化剂一大基本方法,因此分析总结电沉积方法对制备析氧催化剂起到一定的参考作用。电沉积法主要分为两类:阳极电沉积法和阴极电沉积法。通过展现这两种方法制得的铁基催化剂的析氧性能的差异,为新型提升性能的催化剂的合理开发提供进一步的依据。     

电沉积法制备铁基析氧电催化剂的研究与进展

析氧反应作为水分解反应的一个半反应,由于其在反应过程中需转移更多电子,因此研究性能优异的析氧催化剂意义重大。铁因其储量丰富,毒性小,优异的氧化还原性质而逐渐受到关注,从而铁基催化剂用于电催化析氧反应的研究逐步深入。电沉积法,因其制备简单、重现性好等优势,而作为制备铁基催化剂一大基本方法,因此分析总结电沉积方法对制备析氧催化剂起到一定的参考作用。电沉积法主要分为两类:阳极电沉积法和阴极电沉积法。通过展现这两种方法制得的铁基催化剂的析氧性能的差异,为新型提升性能的催化剂的合理开发提供进一步的依据。     

基于Co(Ⅱ)配合物前驱体的微纳米Co_3O_4功能材料的研究进展

金属有机骨架化合物(MOFs)是由有机配体和金属节点通过自组装形成的一类具有周期性结构和较大比表面积的材料。目前,选择MOFs材料作为前驱体,经高温焙烧合成纳米金属氧化物或纳米复合金属氧化物材料是一大研究热点。综述了近年来以Co基配位聚合物为前驱体制备纳米Co_3O_4或Co_3O_4/碳纳米复合材料的方法,以及Co_3O_4纳米材料在锂离子电池负极材料、超级电容器、电催化析氧反应、气敏材料及催化剂材料等研究领域的应用,并对其今后的发展进行了展望。     

基于Co_3O_4/C复合水凝胶的全固态柔性超级电容器的研究

以沸石咪唑骨架-67(ZIF-67)为前驱体,采用两步煅烧法制备了四氧化三钴/碳(Co_3O_4/C)纳米复合材料。利用自由基聚合法合成了Co_3O_4/C-聚丙烯酰胺水凝胶,进一步在水凝胶框架中原位聚合电化学活性聚吡咯颗粒,制备具有优异机械性能的柔性复合电极材料。在此基础上,将该柔性电极材料和水凝胶电解质组装成全固态柔性超级电容器;实验结果表明,Co_3O_4/C纳米材料与导电聚合物复合电极材料具有优异的超级电容器性能。通过恒流充放电曲线计算得到该器件具有197.83 m F/cm~2的面电容。在电化学循环10 000圈后该器件的容量仅下降9%,展示了其优异的循环稳定性;此外,该电容器具有的优异机械柔性,使其有望应用于未来柔性电子器件。     

银修饰铜纳米阵列用于电催化还原CO2

二氧化碳的电化学转化为气态或液体燃料具有存储可再生能源以及减少碳排放的潜力。报道了一种Ag修饰Cu纳米阵列作为二氧化碳电化学还原催化剂的简单合成方法。首先，在铜箔上通过阳极氧化生成Cu(OH)₂纳米阵列，然后经过原位电化学还原得到Cu纳米阵列，最后通过Cu纳米阵列和Ag⁺前驱体之间的电化学置换来生成Ag修饰的Cu纳米阵列。Ag修饰铜纳米阵列增强了电化学还原二氧化碳的催化性能，相较于未经修饰的铜纳米阵列，Ag修饰Cu纳米阵列电催化还原CO₂生成C₂H₄的法拉第效率提升了158%,同时，修饰后的电极对于C₂₊产物的选择性提升了121%。其对CO₂电催化性能的提升和对氢气的抑制归因于Ag和Cu的协同催化效应。     

磷化铁的制备及其电催化析氢和析氧性能研究

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性条件下的催化活性。另外,在碱性测试环境中,FeP催化剂也表现出很好的析氧催化性能,当电流密度达到10 m A/cm2时,需要的过电位为380 m V,并且具有较小塔菲尔值,约为73 m V/dec。此外,该催化剂还表现出很好的催化稳定性。     

NiO@Ni/TNTs纳米复合材料的制备及其对 葡萄糖电催化性能的研究

采用阳极氧化法在Ti片基底制备Ti O_2纳米管阵列,再以脉冲电化学沉积法对纳米管阵列进行功能化修饰Ni O颗粒,得到Ni O@Ni/TNTs纳米复合材料。利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究该复合材料的形貌和晶体结构。Ni O@Ni/TNTs纳米复合材料对葡萄糖进行测试,循环伏安结果表明,氧化峰电位在+0. 58 V左右,证明其对葡萄糖具有较好的电催化性能。同时,抗干扰性、稳定性和重现性实验也表明该材料对葡萄糖的测试具有很好的选择性、稳定性和重现性,是一种较为理想的无酶型葡萄糖电化学传感器。     

FeP@PC纳米材料的制备及其析氢反应性能探究

采用金属有机框架(MOF) UIO-66为载体,通过溶剂热法、气相沉积法等制备了一种FeP@PC电催化剂。利用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜和X射线光电子能谱对催化剂的形貌和物相成分等进行表征。研究了Fe的投料量对催化剂形貌和性能的影响。该催化剂在析氢反应中表现出优异的电催化活性。在0. 5 mol/L硫酸中,电流密度为10 m A/cm~2时,所需过电势为145 m V,塔菲尔斜率为96 m V/dec。这种优异的催化活性归因于Fe P与碳层之间的协同作用。     

聚苯胺/纳米石墨复合材料的原位制备与导电性能研究

采用原位聚合法制备了聚苯胺/纳米石墨微片（PANI/NanoG）导电复合材料。结果表明,NanoG的直径约为1~20 μm,厚度为30~90 nm,径厚比为300~500;PANI均匀覆盖在NanoG表面;当NanoG体积含量为2.30 %时,复合材料电导率达到5.16 S/cm,其渗滤阈值达到2.30 %,NanoG的高比表面积及在PANI中的分散造就了复合材料良好的导电性能。