富含尿素废水电化学处理的研究

由于氢能源和环境废水处理的需求,使尿素氧化和氢能产生的双功能催化剂的发展成为重大的挑战。本文中合成了双功能催化剂Ni_3N。对尿素氧化,当电流密度为10 mA·cm~(-2)时,电位为1.34 V,Tafel斜率为41 mV dec~(-1)。同时对析氢反应来说,当电流密度为10 mA·cm~(-2),电位为120 mV,Tafel斜率为110 mV dec~(-1)。     

泡沫镍上原位合成硒化镍与电解水性能研究

过渡金属硒化物已被认为是一类极具发展前景的电解水催化剂。以泡沫镍为基底和镍源,通过一步水热法在泡沫镍上负载硒化镍制备电催化剂(记为Ni-Se@NF)。扫描电镜图表明,在泡沫镍表面原位生长合成了一层纳米颗粒;X射线衍射和X射线光电子能谱表征证明该层纳米颗粒为Ni_(0.85)Se和Ni_3Se_2。在1 mol·L~(-1)KOH电解质中,对Ni-Se@NF电极进行了双催化电解水性能测试。Ni-Se@NF电极的析氢电流密度10 mA·cm~(-2)时的超电势为153 mV,析氧电流密度50 mA·cm~(-2)时的超电势为340 mV,并表现出良好的稳定性。     

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。     

Pd/WS2二维复合材料的制备及电解水制氢性能研究

首先通过锂离子插层制备了薄层WS_2纳米片,并采用软模板法在纳米片上负载了Pd纳米颗粒,得到Pd/WS_2复合材料。X射线衍射光谱(XRD)和透射电子显微镜(TEM)的结果表明Pd颗粒均匀地负载在了WS_2纳米片上。随后在H_2SO_4水溶液中对该复合材料进行电解水析氢性能测试,线性扫描伏安法(LSV)结果表明:复合材料的析氢起始电位为155 mV,塔菲尔斜率为121.79 mV·dec~(-1),总体催化性能相比于单纯的WS_2纳米片和Pd金属颗粒有很大的改善,也优于当前商用的Pd/C催化剂。采用循环伏安法(CV)测试其稳定性,结果表明Pd/WS_2复合物电极具有优良的电催化析氢稳定性。     

剥离MoS_2负载TiO_2的制备与甘油水溶液光催化制氢

MoS_2是一种新的、低成本的析氢催化剂。在聚乙烯吡烙烷酮(PVP)存在下,以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,水热法合成了薄层MoS_2。该MoS_2在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中超声剥离后负载于P25 TiO_2上制备了薄层MoS_2/TiO_2。通过XRD、SEM、UV-Vis漫反射光谱、Zeta电势等手段表征该光催化剂。MoS_2负载增加了TiO_2的光吸收并降低其电荷零点p H。研究MoS_2制备与剥离条件对生物质甘油为电子给体的MoS_2/TiO_2光催化制氢活性的影响。结果表明,MoS_2在DMF剥离后的制氢活性比剥离前大大提高;MoS_2最佳负载量为1.60%(wt),超声剥离MoS_2制备的MoS_2/TiO_2制氢活性是未剥离制备的4.18倍。DMF作为溶剂,超声分散效果明显比水好;PVP也促进了MoS_2的剥离,从而提高制氢活性。研究以甘油为电子给体的光催化制氢体系反应规律及机理。反应体系最佳pH与MoS_2/TiO_2的电荷零点pH一致;甘油浓度对制氢速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,详细地讨论了反应机理。     

大连化物所提出二维硫化钼限域铑原子的距离协同催化效应

<正>近日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室二维材料与能源小分子转化创新特区组邓德会研究员、于良副研究员团队提出二维硫化钼(MoS_2)限域铑原子的距离协同效应,利用铑单原子之间的距离来调控二维MoS_2面内硫原子的电子结构和催化活性,从而实现高效电催化析氢(HER)性能。该工作为深入认识二维MoS_2限域单原子的催化活性调控机制以及设计新型高效电解水析氢催化剂提供了新思路。     

锌-空气电池电解液Zn~(2+)浓度对析氢过程的影响

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn2+浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn2+浓度在6mol·L?1 KOH溶液中达到0.4 mol·L?1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn2+提供的极限扩散电流密度提高至8.9A·cm?2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。     

MoS2/CNTs电催化析氢性能探究

本文通过一步水热法成功实现了二硫化钼(Mo S₂)在碳纳米管(CNTs)内外壁的原位生长，形成了限域和非限域的Mo S₂/CNTs复合纳米材料，并探究了其对电化学析氢反应(HER)的催化活性。研究结果表明，在碳纳米管内外壁均原位生长出二维片状Mo S₂纳米材料，形成部分限域的Mo S₂/CNTs纳米材料。此外，电催化析氢性能测试显示，Mo S₂生长在适量的CNTs(～25mg)时，形成的Mo S₂/CNTs复合纳米材料表现出较强的HER活性和稳定性。在10mA·cm^-2时，HER的过电位为440mV。Tafel斜率为117mV·dec^-1。     

Mg_2Ni_(0.95)Sn_(0.05)-C_6H_6浆液体系储氢性能

研究了Mg_2Ni_(0.95)Sn_(0.05)和苯以及Mg_2Ni_(0.95)Sn_(0.05)氢化物与苯分别组成的浆液的储氢性能,通过研究不同温度下合金和氢化物对浆液吸氢速率的影响,发现氢化物比合金对浆液的反应速率的影响更为显著。温度对反应的影响特别明显,在反应釜中氢气压力为7 MPa,反应釜桨搅拌速度为500r·min~(-1),温度为513K时合金和氢化物分别和苯组成的浆液表现出最佳的吸氢性能,其最大吸氢量分别达到了5.87％(mass)和6.02％(mass)。添加Sn后的合金Mg_2Ni_(0.95)Sn_(0.05)对苯加氢到环己烷的转化有很好的选择性。     

不同磷源等离子体制备高活性Ni_2P加氢脱硫催化剂

以氯化镍(硝酸镍)和次磷酸铵(磷酸氢二铵)(Ni:P摩尔比为1)为原料,氢等离子体还原法(PR)制备高活性加氢脱硫Ni_2P催化剂,新制备的催化剂在移入固定床反应器之前用质量分数10%H_2S/Ar钝化,以保护其结构不被破坏。以质量分数为0.8%的二苯并噻吩(DBT)/十氢萘溶液为模型化合物,考察了不同磷原催化剂的加氢脱硫(HDS)性能。X射线衍射(XRD)对制备的催化剂晶相进行了表征。实验证明,低价态P源制备的Ni_2P催化剂(N_2P-1-PR)的加氢脱硫(HDS)活性高于高价态P源制备的Ni_2P催化剂(N_2P-2-PR)。XRD表征结果表明,N_2P-1-PR粒度较小,导致其高活性增加。在Ni_2P催化剂上,DBT主要通过直接脱硫路径(DDS)。     

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。     

Ni_2P催化剂的合成及其电解水制氢性能研究

通过次磷酸盐还原法制备磷化镍催化剂,考察了不同Ni/P摩尔比、烧结温度制备的磷化镍催化剂对电催化分解水产氢性能的影响。结果表明,磷化镍产物的结构组成以Ni_2P为主,不同Ni/P摩尔比(1∶2～1∶6)对Ni_2P电催化分解水产氢的性能有重要影响,呈现先增后减的趋势,当Ni/P摩尔比为1∶4时Ni_2P电解水产氢活性最高;此外,在250～550℃范围内,随着烧结温度的升高,Ni_2P电解水产氢的性能呈递减的趋势。     

Co-Mo-P@NPS作为析氢反应催化剂的研究

通过电沉积的方法在金属镍片上先电沉积银锡合金,再通过去合金的方法去除合金中的锡元素,制备出纳米多孔银(NPS)结构,然后通过电沉积法将Co-Mo-P负载在纳米多孔银上,并测试其在1mol·L~(-1)KOH碱性条件下的析氢性能。结果表明Co-Mo-P@NPS的析氢过电位在10m A·cm~(-2)时比Co-Mo-P低36mV。通过测试循环伏安曲线计算双电层电容可以看出Co-Mo-P@NPS比Co-Mo-P拥有更多的电化学反应活性面积。并且Co-Mo-P@NPS具有很好的电催化析氢稳定性。     

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...     

Ni-MoS_2复合电极在碱溶液中阴极行为的研究

本文研究了用电沉积技术在碳钢基体上获得Ni-MoS_2复合镀层的可能性以及该复合镀层在30wt％KOH溶液中的阴极行为。结果发现,改变镀液中MoS_2微粒含量及阴极电流密度可以获得不同MoS_2含量的Ni-MoS_2复合镀层;MoS_2含量约22vol％的复合镀层上氢析出过电位可比镀镍层上的减小0.2v以上。MoS_2微粒弥散于Ni镀层中,使Ni晶格缺陷和位错增加,反应活性中心增加。Ni与Mo原子中d电子轨道相互作用改变了氢原子的吸附能,有利于降低析氢反应速度控制步骤的活化自焓。这些是复合电极析氢催化活性增加的可能原因。     

氢等离子体法还原Ni(H_2PO_2)_2制备高活性Ni_2P加氢脱硫催化剂

以次磷酸钠和氯化镍为原料,采用氢等离子体还原法(PR)制备了高活性加氢脱硫(HDS)Ni_2P-PR催化剂,以质量分数为0.8%的二苯并噻吩(DBT)/十氢萘溶液为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫反应性能,并用X射线衍射(XRD)对催化剂晶相进行表征。新制备的催化剂在移入固定床反应器之前用10%H2S/Ar钝化,以保护其结构不被破坏。实验证明,PR还原法制备的Ni_2P-PR催化剂的加氢脱硫活性高于程序升温还原(TPR)法制备的Ni_2P-TPR催化剂。XRD表征结果表明,Ni_2P-PR的粒度较小,活性中心较多,导致其高活性增加。在Ni_2P-PR催化剂上,DBT主要通过直接脱硫(DDS)路径脱硫。     

Ni_2P/HZSM-5催化剂的制备及其苯乙炔选择性加氢性能

以酸性多孔ZSM-5沸石(HZSM-5-M)和高比表面积的氧化硅(SiO_2)为载体,采用等体积浸渍法制备了负载Ni_2P催化剂(Ni_2P/HZSM-5-M和Ni_2P/SiO_2),对比研究了它们在苯乙炔选择性加氢反应中的催化性能。采用XRD、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD、H_2-TPR、SEM和TEM对载体及其负载的Ni_2P催化剂进行了表征。结果显示:当反应时间为2 h,苯乙炔在Ni_2P/HZSM-5-M催化剂的转化率为98.5%,而在Ni_2P/Si O_2催化剂上仅为45.6%。说明Ni_2P/HZSM-5-M催化剂的加氢活性显著高于Ni_2P/SiO_2催化剂。这是因为,与Ni_2P/SiO_2催化剂相比,在Ni_2P/HZSM-5-M催化剂上形成了小颗粒的Ni_2P活性相。同时,Ni_2P/HZSM-5-M催化剂的活性具有良好的重复性。     

棒状FeS2/NiS2和FeP/Ni2P材料的合成与催化性能比较

以Fe(NO3)3?9H2O、Ni(NO3)2?6H2O、硫粉或NaH2PO2?H2O为原料,通过两步法合成了FeS2/NiS2、FeP/Ni2P复合材料,通过XRD、SEM和TEM对材料的结构和形貌进行了表征,研究了其析氧催化性能。结果表明,上述催化剂均具有很好的催化性能。在电流密度为10 mA/cm2时,FeP/Ni2P需要较小的过电位（300 mV）,表现出比FeS2/NiS2（300 mV）更好的催化活性。FeP/Ni2P催化剂相应的塔菲尔斜率值（48 mV/dec）也比FeS2/NiS2 (71 mV/dec)的小,表示在析氧反应中FeP/Ni2P催化剂具有更好的催化动力学性能。     

钴钨磷活性阴极在30米~2氯碱电解槽上的应用

在氯碱生产过程中,电耗占成本50％以上,电能主要消耗在电解过程。自钌钛金属阳极,在氯碱电解槽上推广应用以后,使原石墨阳极的析氯过电压,由380mV降低到20mV(1500A/m~2),而对如何降低阴极析氢过电压的问题长期未取得突破。在相同电流密度下,阴极的析氢过电压为270mV以上,相当于阳极过电压的10倍多,约占槽电压的8％。因此,对如何     

MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂催化降解H_2S的研究

采用热处理法合成了g-C_3N_4,通过光照沉积法将MoS_2原位沉积到g-C_3N_4表面的活性位点,制备了MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂,采用XRD、XPS和BET对MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂的结构进行了表征：MoS_2负载到g-C_3N_4表面,且未改变g-C_3N_4的晶体结构,同时具有较大的比表面积。考察了MoS_2负载量、光催化剂的用量及光源强度对光催化降解H_2S性能的影响,当氙灯的功率为300W、光催化剂的用量为20 mg以及MoS_2的负载量为3%时,MoS_2/g-C_3N_4光催化降解H_2S制取H_2的活性最高,产氢速率最高可达到3 205μmol/(h·g),是纯g-C_3N_4光催化反应产氢速率的3.1倍,且表现出较好的光催化稳定性。