Pt/WC-CNTs催化剂的制备及其对氧还原的电催化性能

通过表面修饰和还原碳化技术制备了以WC为主相的碳化钨/碳纳米管材料（WC-CNTs）,并进一步采用微波多元醇法载铂制备复合催化剂Pt/WC-CNTs。该催化剂相比于Pt/CNTs催化剂,具有更低的过电位、更大的电流密度和交换电流密度,且具有更小的电荷转移电阻和更好的氧还原选择性,显示了优异的氧还原电催化性能。XRD结果表明催化剂由多晶面的WC、Pt晶粒和CNTs组成,TEM和HRTEM显示细小的Pt颗粒均匀地分布在WC-CNTs表面。Pt颗粒和WC颗粒紧密接触,这有利于它们之间的催化协同效应,从而大大增强了Pt的氧还原催化活性。旋转圆盘电极研究结果表明Pt/WC-CNTs催化剂对氧还原反应为直接四电子过程。碳化钨/碳纳米管载铂催化剂性能优异、成本较低,在燃料电池阴极催化剂的研究应用中具有良好的发展前景。     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。     

改性氧化铈/钨酸镍环氧防腐涂层的制备及性能

采用水热法制备出不同质量比的氧化铈/钨酸镍(CeO₂/NiWO₄)的复合粒子,再选用硅烷偶联剂KH560对其进行改性,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了复合粒子的结构与形貌。将改性的复合粒子分散于环氧树脂（EP）中,然后喷涂在碳钢基体上制备CeO₂/NiWO₄/EP复合涂层,利用电化学交流阻抗（EIS）、加速浸泡实验和摩擦磨损试验（Taber）测试涂层的防腐与摩擦性能。结果表明：添加CeO₂/NiWO₄复合粒子的环氧树脂涂层的防腐耐磨性能大幅度提高,而且当复合粒子中CeO₂与NiWO₄的质量比为4∶3时,涂层防腐耐磨性能最好,该复合环氧涂层在3.5%NaCl水溶液中浸泡后期(45天)仍保持较高的阻抗模量(7.36×10⁸ Ω/cm²),比纯环氧树脂涂层高一个数量级。同时,经过10000转摩擦磨损后,此复合涂层的质量损失较纯环氧涂层减少56%,厚度损失量仅为CeO₂/EP的50%,表现出最优异的防腐耐磨性能。     

碳纳米管负载NiCo催化剂的制备及析氧性能研究

以碳纳米管(CNTs)为载体,通过调控水热反应时间及温度负载NiCo颗粒,制备NiCo/CNTs复合催化剂。利用碳纳米管独特的中空管状结构、高比表面积以及良好的导电特性来负载高活性的NiCo颗粒,开发高性能析氧催化剂。利用激光拉曼、扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学测试研究了水热反应温度与时间对NiCo/CNTs复合催化剂形貌、晶型结构及电化学性能的影响。结果表明,在130℃、24 h与150℃、8 h条件下制备的NiCo/CNTs复合催化剂的综合性能较为优异。     

聚氨酯/镍-碳纳米管复合材料的研究

首先采用混酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWCNTs),然后运用化学镀的方法,在碳纳米管的表面包裹金属镍,制备了镍-碳纳米管(Ni-MWCNTs)纳米复合材料。以所制备的Ni-MWCNTs纳米复合材料为添加剂,丙烯酸酯类聚氨酯(PUR)为基体,制备了PUR/Ni-MWCNTs功能复合材料。对材料的热力学性能和电性能进行了表征,并讨论了Ni-MWCNTs的含量对PUR/Ni-MWCNTs功能复合材料性能的影响。     

离子液体阳离子特性对铂基氧还原电催化剂性能的影响

离子液体(ILs)改性固体催化剂是一种构筑高效电催化界面的方法。为了研究ILs阳离子在催化剂中Pt表面对燃料电池中氧还原反应(ORR)性能的影响,本研究自主合成了两种疏水质子型ILs ([EIM][NTf₂],[BIM][NTf₂])和两种疏水非质子型ILs([EMIM][NTf₂],[BMIM][NTf₂]),并对商业化Pt/C进行改性。在本研究采用的咪唑类疏水ILs中,质子型ILs改性催化剂的ORR活性均高于非质子型ILs改性催化剂,其中,由1-丁基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺改性后的催化剂([BIM][NTf₂]@Pt/C)活性最高。在酸性半电池中ORR半波电位高达0.913 V (vs. RHE),质量活性提升至商业化Pt/C的1.73倍,比活性提升至商业化Pt/C的3倍,同时达到5000圈循环后半波电位仅下降12 mV,性能仍高于商业化Pt/C。进一步材料表征和电化学测试表明,[BIM][NTf₂]@Pt/C电催化活性的增强归因于该ILs可增多Pt表...     

镍-碳纳米管复合电刷镀层的制备及其性能

利用电刷镀方法在45钢上制备了镍-碳纳米管(CNTs)复合镀层,并对其组织形貌、孔隙率、显微硬度和磨损性能进行了探讨.结果表明,碳纳米管的加入改善了镀层的组织形貌,使得晶粒更加细密、均匀,镀层表面粗糙度更小.当CNTs质量浓度为2 g/L时,镀层厚度达到最高,为0.38 μm;孔隙率最小,为0.3个/cm2;显微硬度最大,为680HV;磨损质量损失最小,减少量为25.6％.     

二硒化钴电催化剂的制备及氧还原性能测试

具有高附加值的绿色环保型氧化剂——过氧化氢(H₂O₂)的需求日益增加，急需发展绿色且安全的H₂O₂合成新方法。两电子氧还原反应(2e^-ORR)是一种制备H₂O₂的高效方法，其中催化剂的高效率和高选择性是2e^-ORR的关键。对二硒化钴(CoSe₂)电催化剂的制备和性能测试实验进行了探索。首先，通过联氨还原法制备钴纳米粒子；然后，通过简单的固相反应并在不同温度下退火制备CoSe₂电催化剂；最后，通过一系列的表征方法对CoSe₂电催化剂的表面形貌、晶型、电化学及其稳定性等进行了研究。为2e^-ORR电催化剂CoSe₂的进一步研究和应用开发提供借鉴。     

复合电沉积制备镍-石墨烯电极及其电催化析氢性能研究

以紫铜为基体,电沉积制备了镍还原氧化石墨烯(Ni-RGO)复合电极,研究了石墨烯质量浓度、电流密度、pH、温度和时间对Ni RGO复合电极的电催化析氢性能。得到最佳配方和工艺条件为:Ni(NH2SO3)2·4H2O 350 g/L,NiCl2·6H2O 10 g/L,C6H8O7·H2O 5 g/L,H3BO320 g/L,十二烷基苯磺酸钠0.12 g/L,RGO 0.16 g/L,pH 3.5,温度40°C,电流密度5 A/dm^2,时间10 min。该条件下所得Ni-RGO复合电极的电催化析氢性能最佳。     

多孔碳纳米管负载Fe3C纳米颗粒的电催化性能研究

通过静电纺丝技术和后煅烧法成功制备了一种Fe₃C纳米颗粒嵌入的N掺杂多孔碳纳米管材料(Fe₃C-NCNT)。利用SEM、TEM、XRD、Raman、XPS等对催化剂进行表征,同时对所制备的Fe₃C-NCNT纳米管在电催化氧还原反应时表现出的电催化活性和循环稳定性进行测试。结果表明,Fe₃C@NCNT表现出优异的电催化ORR性能,为制备高效非贵金属电催化剂提供了一种简便有效的通用方法。     

TiO_2-碳纳米管复合材料的制备和光催化性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为载体,四氯化钛为前驱体,经常压水解获得了TiO_2/MWCNT纳米复合材料,对纳米复合材料的晶相组成、形貌和微结构等进行了表征,测试了在酸性、中性、碱性3种体系下复合材料对甲醇的电催化氧化性能。结果表明:复合材料的晶相由锐钛矿、金红石和MWCNT组成,锐钛矿和金红石均匀地分布于MWCNT的外表面,且复合材料中锐钛矿和金红石的含量和分布与制备过程中钛与碳的质量比有关;TiO_2与MWCNT复合后,复合材料对甲醇的电催化氧化性能显著提高,且其性能与TiO_2在MWCNT外表面的含量和分布密切相关。方法 :采用常压水解法制备了TiO_2/MWCNT纳米复合材料,对纳米复合材料的晶相构成、外观等进行了表征,测试了在不同pH条件下复合材料对甲醇的电催化氧化性能。结果:TiO_2-碳纳米管复合材料对甲醇的电催化氧化性能显著提高,且其性能与TiO_2在MWCNT外表面的含量和分布密切相关。     

燃烧-还原法制备镍纳米微粒

采用燃烧法制备纳米氧化镍前驱体．再用氢气还原。得到了镍纳米微粒。利用XRD、TEM对样品的成分、晶体结构和形貌进行了分析。结果表明．所制得的镍纳米颗粒纯度高。粒径分布为40～100nm。呈较规则的球形链状分布。最佳反应温度为300℃．反应时间为2h．制备氧化物前驱体时甘氨酸和硝酸根的最佳配比(GIy／NO3^-)为0．25。     

石墨炔氧还原催化剂的合成及应用

碳基材料一直被认为是替代贵金属氧还原反应(ORR)催化剂的最有潜力的材料。其中,石墨炔作为一种新的碳同素异形体,由于同时具有sp和sp²杂化的碳原子以及单原子层厚度的二维平面结构,因此在具有碳基材料固有的导电性和稳定性的同时,石墨炔基材料表现出更高的本征电化学活性。本文综述了目前用于电化学氧还原催化的各种石墨炔基催化材料合成的最新进展和成果,并从其电子结构和催化活性等角度分析了石墨炔基碳材料在氧还原催化应用方面的优势。最后,对石墨炔基碳材料在电化学氧还原催化方面研究的前景和面临的挑战进行了概述,为实现高质量石墨炔基无机非金属氧还原催化剂的设计合成提供了新的思路。     

可控设计的Co-N/C电催化剂及其氧还原反应活性

能源问题是事关国家发展和安全的重大问题,氧还原反应作为燃料电池阴极半反应近年来成为能源和电催化领域的研究热点之一。通过利用2,9-二甲基-1,10-邻菲啰啉与钴离子的配位形成配合物,将该配合物与炭黑混合均匀,经过中温热解和浓硝酸氧化后得到钴、氮表面修饰的碳负载纳米催化剂Co-N/C。实验首先利用旋转圆盘电极和旋转环盘电极(RRDE)考察了催化剂在不同pH值下的电催化氧还原性能。电化学测试结果表明,在碱性条件下,该催化剂具有与商业Pt/C相近的4电子氧还原催化性能。随后,通过SEM、TEM、XPS、XRD和FT-IR等设备对催化剂进行表征,以揭示Co-N/C催化剂4电子氧还原催化活性增强的来源。运用功能化修饰策略调控碳材料表面的催化活性位点和碳的电子结构,克服了本征碳材料催化活性不高的缺陷,为设计新型非贵金属氧还原反应催化剂提供了一种新的思路。     

MOFs衍生非金属掺杂多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展

概述了MOFs衍生的非金属元素掺杂多孔碳材料在电催化氧还原领域中的应用现状,探讨了其面临的问题及解决途径,并展望了其未来发展方向。     

一步电沉积制备高活性高稳定镍铁合金析氧电催化剂

以镍网为基底,通过一步电沉积方法成功制备出用于碱性水电解的多孔镍铁合金析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)电极.镍铁的沉积伴随强烈的析氢,此条件下构筑出的多级孔结构成为电极用于OER反应时液相中传质与气泡释放的适宜传递通道.在析氧反应中,电流密度为10 mA·cm-2时的过电位仅为21...     

Ni-Fe-V LDHs@NiS2/C复合材料的制备及其电催化析氧性能研究

为提供具有成本竞争力的可再生清洁能源-氢能,开发有效的非贵金属析氧催化剂受到了广泛的关注。本文利用二步溶剂热法制备了Ni-Fe-V LDHs@NiS_2/C的复合催化材料,对产物进行了XRD、SEM、I/E、EIS等表征;同时对比研究了不同总金属离子浓度下硫化处理对电催化析氧性能的影响。结果表明,当总金属离子浓度为30mmol·L~(-1)时所制得的Ni-Fe-V LDH/C材料,在1mol·L~(-1)KOH电解质中,电流密度为10m A·cm~(-2)时,析氧超电势为513m V,而所得的Ni-Fe-V LDHs@NiS_2/C的复合催化材料的析氧超电势仅为352mV,其析氧超电势降低了161mV。这为降低电催化析氧过电势提供了一种新的策略。     

催化剂中镍含量对CVD法制备碳纳米管的影响

为了提高CVD法（低温催化裂解烷烃类气体法）制备碳纳米管的产率，研究了镍/硅藻土催化剂的镍含量对制备碳纳米管的影响。采用透射电子显微镜（TEM）对还原后的催化剂和产物碳纳米管进行了分析。结果表明，催化剂中镍含量在一定范围内（6.4%-25.9%)，随着镍含量增加，催化剂活性提高，碳纳米管产率提高。但随镍含量的继续增加，催化剂的活性开始下降，碳纳米管的产率也相应下降。