燃料电池用高效Pt/C催化电极材料的结构和电化学性能研究

采用离子束溅射技术制备Pt/C催化电极(Pt层厚度为50nm),电极耗铂量降低至0.10mg/cm2,电极具有良好的电化学性能.研究了碳质载体上不同沉积条件制备的Pt/C催化电极的结构和电化学性能.结果表明Pt膜为fcc结构,采用高束电压高束电流情况下沉积的铂电极电化学性能有显著提高.电极连续运转1000小时后催化活性未明显下降.     

金属Ni的电子结构

用纯金属单原子(OA)理论、全势线性Muffin-Tin轨道(FP-LMTO)及第一原理离散变分方法(DVM)对Ni的电子结构与磁性进行了系统的研究,得到了金属Ni的轨道占据数、平衡晶格常数、结合能、原子磁矩、体弹性模量、态密度、能带结构等信息,并对结果进行了分析.     

液态金属电子输运性质的理论研究

液体的许多重要物理性质及结构稳定性都直接或间接与价电子状态有关,电子输运性质的研究因较直接揭示液体中价电子的变化而倍受重视。主要介绍液态金属电阻率和电势的理论研究现状,分析了获得其中关键参数熔体结构因子及原子间作用势的途径。     

层状结构过渡金属硫化物的结构特征研究

用高分辨电子显微学研究了BaNb_(5.67)S_(10.8)和Sr_(1.145)TiS_3层状硫化物的结构特征。六方结构BaNb_(5.67)S_(10.8)由住于(001)面上的平行薄层沿着晶体的[001]方向堆垛而成,薄层之间存在一定的取向差。晶体结构缺陷出现在Ba-S混合原子层和S原子层之间。无公度复合晶体Sr_(1.145)TiS_3由层状TiS_3和Sr亚点阵沿着晶体的[001]方向相互穿插形成。结构模型与高分辨晶格像的比较显示出原子列具有显著的位置调制特性。     

一维纳米结构的金属催化合成与生长机理

金属催化合成法是合成一维无机纳米材料最重要、最成功的方法。本文以生长机理（包括气-液-固、气-固-固、溶液-液-固、超临界流体-液-固、超临界流体-固一固、固-液-固和广义气-液-固等）为线索,系统阐述了金属催化法在一维无机纳米结构的制备和生长机理研究方面的最新进展。最后,我们指出了金属催化法在制备技术和生长机理研究方面存在的一些问题并提出了一些可能的解决途径。     

负载型纳米Pt颗粒的制备及催化性能研究

通过分散共聚制备了聚N-异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PNlPAAm-gPAN/PSt)聚合物微球,以氯铂酸(H2PtCl6)为金属源,乙醇为还原剂,将与酰胺基团配位的铂离子(Pt4 )还原成纳米铂(Pt)颗粒,负载在表面具有特殊形态的聚合物微球表面,制得了分散稳定的负载型纳米Pt颗粒,可用于催化苯胺的聚合等,通过改变反应温度可控制苯胺的聚合速率.     

Ti3Sn和Ti3Sn—Nb的电子结构与力学行为

用离散变分Ｘα原子簇方法计算了Ｔｉ３Ｓｎ及加入Ｎｂ后的电子结构，键级（Ｂｏ）和态密度（ＤＯＳ）的分析结果表明：Ｔｉ３Ｓｎ中Ｔｉ－Ｓｎ间相互作用主要是Ｓｎ的Ｓｐ轨道与Ｔｉ的３ｄ，４ｓ，４ｐ轨道的作用，由于在Ｔｉ－Ｓｎ相互作用中ｐ－ｐ作用较强，导致Ｔ１ｅＳｎ的脆性较强，对面和柱面的键级分析结果表明：基面滑移时须破坏较多的近邻Ｔｉ－Ｓｎ键，滑移时需较大的剪切应力，柱面滑移改变的Ｔｉ－Ｓｎ键较少，容易滑移     

负载型纳米Pt颗粒的制备及催化性能研究EI北大核心

通过分散共聚制备了聚N-异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PNIPAAm-g-PAN/PSt)聚合物微球,以氯铂酸(H2PtCl6)为金属源,乙醇为还原剂,将与酰胺基团配位的铂离子(Pt4+)还原成纳米铂(Pt)颗粒,负载在表面具有特殊形态的聚合物微球表面,制得了分散稳定的负载型纳米Pt颗粒,可用于催化苯胺的聚合等,通过改变反应温度可控制苯胺的聚合速率。     

质子交换膜燃料电池中Pt/C及Pt合金/C催化剂的衰退机制研究综述

成本和耐久性依然是制约质子交换膜燃料电池商业化发展的两大瓶颈。首先综述了质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂在实际工作条件下的降解情况,并给出了可能的降解机制。结果表明,Pt/C催化剂在实际工作条件下,尤其是在汽车应用中是不稳定的,通常无法用作燃料电池阴极催化剂。而Pt合金催化剂因具有优异的氧还原催化性能和相对较好的耐久性,被认为有望解决成本和耐久性这两大难题,因此在质子交换膜燃料电池中日益得到重视和应用。但如何改善合金催化剂的耐久性依然是一个棘手的问题,文章最后详细综述了PtxCoy合金催化剂可能的衰退机理,以及可在一定程度上提高Pt合金催化剂耐久性的Pt单层结构和Pt核壳结构,这对催化剂的合成和设计具有一定的指导意义。     

Nb掺杂浓度对SrTiO3的电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算不同Nb掺杂浓度的n型Nb掺杂SrTiO3,研究了Nb掺杂浓度对SrTiO3的形成焓、电子结构和光学性能的影响.在Nb掺杂SrTiO3中Nb替位Ti原子,与实验结果一致.Nb掺杂SrTiO3的费米能级进入导带底部,Nb掺杂SrTiO3呈现n型半导体特征.从微观角度分析了Nb掺杂浓度对导电性的影响,1.11at％ Nb掺杂SrTiO3在可见光范围有强吸收,是一种有潜在应用的光催化材料;而1.67at％和2.5at％Nb掺杂SrTiO3是潜在的透明导电材料.     

Electronic Structure Evolution in Tricomponent Metal Phosphides with Reduced Activation Energy for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution

Non‐noble metal catalysts for high‐active electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) are essential in large‐scale application for water splitting. Herein, tricomponent metal phosphides with hollow structures are synthesized from cobalt‐contained metal organic frameworks (MOFs), i.e., ZIF‐67, by tailoring the feeding ratios of Ni and Fe, followed by a high‐temperature reduction and a subsequent phosphidation process. Excellent OER activity and long‐time stability are achieved in 1 m NaOH aqueous solution, with an overpotential of 329 mV at 10 mA cm^?2 and Tafel slope of 48.2 mV dec^?1, even superior to the noble metal‐based catalyst. It is evidenced that the formed (oxyhydr)oxide/phosphate species by in situ electrochemical surface oxidation are responsible for active OER. Accordingly, the simultaneous introduction of external Ni and Fe elements significantly influences the electronic structures of the parent metal phosphides, leading to the in situ electrochemical formation of surface active layer with decreased OER activation energy for greatly improved water oxidation performance. This electronic structure tuning strategy by introducing multicomponent metals demonstrates a versatile method to use MOFs as precursors for synthesizing high‐efficient water splitting electrocatalysts.     

Ni掺杂CdS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS和CdS∶Ni几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。计算结果表明,Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变;Ni的掺杂在费米面附近引入杂质能级,极大地提高了CdS系统的导电性。光学性质的计算结果显示,掺杂导致在可见光区域出现了强度微弱的新吸收峰。所有结果表明,Ni掺杂CdS体系是极具潜力的透明导电材料。     

Electronic Structure and Field-Emission Properties of Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes

Nitrogen-doped carbon nanotubes have been synthesized by thermal decomposition of acetonitrile vapor over Ni/Co catalysts with varied ratio of metals. X-ray photoelectron spectroscopy revealed that nitrogen atoms are embedded into tube walls in two different forms at least: (1) three-coordinated nitrogen and (2) pyridinic-like nitrogen. The ratio between these forms depends on the catalyst composition. Electronic structure of nitrogen-doped carbon nanotubes was examined by means of photoemission, X-ray photoelectron, X-ray emission and X-ray absorption spectroscopy. Field electron emission characteristics of samples produced were correlated with nitrogen content. The experimental data was interpreted using results of quantum-chemical semiempirical AM1 calculations on models of nitrogen-containing carbon tubes. Incorporation of three-coordinated nitrogen was found from calculation of the models using the transfer matrix approximation to improve the current-voltage characteristics of carbon nanotubes.     

Well‐Dispersed Nickel‐ and Zinc‐Tailored Electronic Structure of a Transition Metal Oxide for Highly Active Alkaline Hydrogen Evolution Reaction

The practical scale‐up of renewable energy technologies will require catalysts that are more efficient and durable than present ones. This is, however, a formidable challenge that will demand a new capability to tailor the electronic structure. Here, an original electronic structure tailoring of CoO by Ni and Zn dual doping is reported. This changes it from an inert material into one that is highly active for the hydrogen evolution reaction (HER). Based on combined density functional theory calculations and cutting‐edge characterizations, it is shown that dual Ni and Zn doping is responsible for a highly significant increase in HER activity of the host oxide. That is, the Ni dopants cluster around surface oxygen vacancy of the host oxide and provide an ideal electronic surface structure for hydrogen intermediate binding, while the Zn dopants distribute inside the host oxide and modulate the bulk electronic structure to boost electrical conduction. As a result, the dual‐doped Ni, Zn CoO nanorods achieve current densities of 10 and 20 mA cm^?2 at overpotentials of, respectively, 53 and 79 mV. This outperforms reported state‐of‐the‐art metal oxide, metal oxide/metal, metal sulfide, and metal phosphide catalysts.     

利用第一性原理研究Ge:Si电子结构与光学性质

采用基于密度泛函理论的平面渡超软赝势方法和广义梯度近似,计算了掺杂Ge前后单晶Si中Si-Ge键的布居值、键长以及能带结构和态密度.计算结果表明,Ge掺杂后体系晶格常数发生变化,Ge-Si键变长,布居值及带隙宽度减小.还进一步研究了掺杂Ge后的光学性质,掺杂后静态介电常数值与纯Si相比有所增大,且吸收带宽变窄、吸收带边明显红移,并对这些掺杂诱导的材料物性变化进行了解释.     

电子封装用金属基复合材料的制备

分析了电子封装用金属基复合材料的性能特点及其对制备工艺的要求,在此基础上论述了该种材料的各种制备工艺的特点及发展现状。     

片状金属粉体在颜料及电子浆料中的应用

二维平面结构的片状金属粉体,由于具有良好的附着力、显著的屏蔽效应、较强的反射光线的能力以及优良的导电性能,使其在颜料及导电浆料等领域得到了广泛的应用。本文中在对片状粉体结构表征方法进行阐述的同时,对几种重要的片状金属粉体的制备、性能及应用进行了探讨。颜料用金属粉体对金属光泽要求高,在制备过程中要求片状粉体的表面具有较高的平整度和光亮度,而作为导电浆料用的贵金属粉体要求产品纯度高、粒子结构均匀、具有优良的导电性能,选择适宜的制备方法尤为重要。     

金属卤化物石墨层间化合物结构与性能研究新进展

金属卤化物石墨层间化合物 (MXGIC)是一种具有广泛应用前景的新型功能材料 ,因其突出的稳定性和优良的物理化学性能而引起了材料界的关注。特别是近年来成为GIC研究的一个热点领域。本文评述了MXGIC的结构、性能的最新研究成果 ,展望了GIC的未来发展方向。