电解水制氢有了长寿命廉价催化剂

正中国科学院大连化学物理研究所韩洪宪研究员和李灿院士团队与日本理化学研究所合作,研发出一种可在强酸条件下长寿命电催化分解水的廉价电催化剂,并有望在大规模可再生能源制氢技术中应用。相关研究成果日前发表在《德国应用化学》上。将太阳能转化为俗称"液态阳光"的"太阳燃料",是应对未来化石燃料枯竭和气候变化的重     

美科学家利用碳纳米管作为燃料电池廉价催化剂

碳纳米管能够取代昂贵的铂催化剂,降低燃料电池成本。美国俄亥俄州Dayton大学的研究表明,垂直生长的碳纳米管阵列可作为催化剂用于燃料电池中。掺氮的碳纳米管将比目前使用的铂催化剂更便宜、寿命更长。     

高效铂锰合金氧还原催化剂的制备及性能

以氮掺杂科琴黑(N-KB)为载体,采用浸渍还原法合成铂锰合金催化剂(Pt-Mn-N-KB)。通过透射电子显微镜、 X射线衍射仪、比表面测定仪和X射线光电子能谱等对催化剂的形貌、结构和表面组成等进行表征,并对催化剂在中性和碱性电解液中的氧还原性能进行测试。结果表明：Pt-Mn-N-KB催化剂上的Pt-Mn颗粒分散均匀且无团聚现象,平均粒径为1.6 nm。Pt-Mn-N-KB催化剂在碱性电解液中表现出的半波电位为0.884 V,起始电位接近1.01 V,在中性电解液中表现出的半波电位为0.686 V,起始电位为0.83 V,均优于商业铂碳Pt-C的。作为空气阴极应用于铝空气电池,在碱性电解液中表现出的超高功率密度为117.29 mW/cm²,在中性电解液中的为25.65 mW/cm²(中性),相对于商业铂碳Pt-C的分别提高32%和28%     

我科学家发明新型金属催化剂

<正>从中国科学技术大学获悉,该校熊宇杰教授课题组设计了一类独特的金属钯纳米材料,同时具有高催化活性和太阳能利用特性,在光驱动有机加氢反应中展现出优异的催化性能,室温光照下即可达到70摄氏度加热反应的催化转化效率。最新一期国际著名期刊《德国应用化学》刊发了这项研究成果。金属钯是众多有机反应的高效催化剂,与常见的金银相比,常规金属钯纳米材料的吸收太阳光能力较差,吸光范围局限在     

电化学刻蚀制备表面纳米多孔NiMoCu电解水析氢催化剂

电解水制氢是一项制取绿色氢能的重要技术,开发高催化活性的催化剂作为电极材料是当前的研究热点。电解水反应包括阴极的析氢反应和阳极的析氧反应,以Ni₇₄Mo₆Cu₂₀三元合金条带为前驱体,采用电化学脱合金技术制备了一种用于析氢反应的表面纳米多孔NiMoCu电解水析氢催化剂,并采用扫描式电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等设备对材料的物理化学特性进行了表征。结果表明：所制备的纳米多孔NiMoCu电极材料在1mol/L KOH溶液中具有良好的析氢性能,仅需要90mV、227mV的过电位就能达到10mA/cm²、100mA/cm²的电流密度。     

铁掺杂二硫化钼纳米片作为高效的双功能电解水催化剂

设计和合成具有高活性、耐久性的非贵金属电解水催化剂对能量转化和储存具有重要意义。在研究中,通过硝酸铁、硫代乙酰胺与二水钼酸钠在无水乙醇中的水热反应制备了铁掺杂二硫化钼(Fe-MoS₂)的纳米材料。Fe-MoS₂具有较高的析氧反应(OER)活性,在1 mol/L KOH电解质中,当电流密度为10 mA·cm^-2时过电位为250 mV,塔菲尔斜率为219 mV·dec^-1,而且Fe-MoS₂在这些条件下可稳定超过10 h以上。同时其具有良好的析氢反应(HER)活性,在0.5 mol/L H₂SO₄电解质中,当电流密度为10 mA cm^-2时过电位为220 mV。此外,在1 mol/L KOH电解液中,Fe-MoS₂/C(阳极)//Fe-MoS₂/C(阴极)两电极体系具有良好的电解水催化活性,在10 mA cm^-2的电流密度下低电位为1.77 V。为开发...     

我国科学家研制出新型高效室温固氮电催化剂

正日前,宁夏大学罗民教授课题组首次通过两步法(碳化和氧化热处理工艺)调控制备基于金属有机框架的纳米复合电催化剂材料,获得了具有新颖核壳结构的用于常温电化学固氮(NRR)的高效电催化剂。相关论文在线发表于《美国化学会—应用材料与界面》。在能源危机和环境问题日益凸显的全球背景下,绿色环保、低能耗的合成氨方法具有重要意义。近年来,电化学固     

我科学家成功研制超平整石墨烯薄膜

正日前,由南京大学物理学院高力波教授团队领衔,协同学院四个青年学者团队,以"质子辅助生长超平整石墨烯薄膜"为题,在《自然》杂志上发表了将质子辅助生长用于高质量石墨烯制备的研究成果。这项工作,不仅探索出了一种可控生长超平整石墨烯薄膜的方法,更为重要的是,该团队     

MOF(Co)/功能化石墨烯制备高效Co-N-C型氧还原催化剂研究

以六水合硝酸钴为金属源,苯并咪唑为有机配体,对苯二胺改性氧化石墨烯(PGO)为碳载体,采用一步溶剂热法合成金属有机骨架(MOF)-PGO前躯体,经过高温处理制备了多孔Co-N-PGO催化剂。采用比表面积孔隙度分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱等物理表征手段对催化剂形貌、结构以及元素形态进行表征,同时利用线性扫描伏安法和计时电流法对催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)性能进行测试。结果表明,Co-N-PGO催化剂具有较高的比表面积和电化学活性面积,良好的结晶程度以及丰富的孔洞结构。此外,Co-N-PGO催化剂表现出优异的ORR催化活性,半波电位与商业Pt/C催化剂相比仅相差10mV,同时拥有更好的稳定性及抗甲醇毒化性能。根据K-L方程,Co-N-PGO催化剂在ORR过程中主要为四电子途径,与Pt/C催化剂反应机理相似。     

铁掺杂聚苯胺/功能化石墨烯制备高效Fe-N-C型氧还原催化剂研究

以对苯二胺(PPD)改性的氧化石墨烯(GO)为碳载体,三氯化铁(FeCl_3)为金属源,聚苯胺(PANI)为氮源,经高温热处理和酸蚀制备了结构均匀的铁-聚苯胺/功能化石墨烯(Fe-PANI/PGO)催化剂,并考察其对氧气(O_2)的催化还原性能。结果表明:Fe-PANI/PGO催化还原的起始电位和半波电位可分别达到-0.057V和-0.122V,极限电流密度更是达到了-5.145mA/cm~2。同时,阐明了Fe-PANI/PGO催化剂的催化活性提升主要归因于碳结构无序性的增大。     

日本以电解水的方式用绝缘体成功制备出热电材料

<正>据相关媒体报道,日本科学家通过电解水成功地把资源量丰富的低价绝缘体氧化物钛酸锶的表面变成了具有很大热电效果的金属。热电材料可望在利用发动机余热发电的混合动力车等领域上应用。但一般热电材料是由铋、锑、铅、碲等重金属形成的化合物,不但需要地球上储藏量较少的资源,而且存在毒性较     

钯催化剂对锂空气电池氧析出和氧还原反应的催化机理的研究

锂空气电池以其超高的能量密度而备受关注, 然而充、放电过电位高等问题严重限制了其实际应用。金属钯作为催化剂可而降低锂空气电池的充、放电过电位, 但其充、放电反应催化机制尚不完善。本研究运用第一原理计算方法, 建立了钯/氧气/过氧化锂(Pd/O₂/Li₂O₂)的三相界面催化模型, 从微观角度揭示钯催化剂在锂空气电池充、放电反应中的催化机制。研究表明, Pd/O基底通过促进Li₂O₂在界面处的电荷转移提高自身对LiO₂吸附作用, 从而加速放电产物在电极表面的形成, 有效降低了充电过电位0.43 V。     

我科学家研制成功高效无卤阻燃高分子材料

据媒体报道，今年7月1日正式实施的欧盟《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》，对中国的电子电器产品产生了巨大的影响，有数据显示，受此直接影响的出口额将达三百多亿美元。由东北林业大学李斌教授等人研制成功的可在电子电器中使用的高效无卤阻燃高分子材料，可成为应对欧盟这一禁令的替代物。他们历经3年艰苦努力和不懈攻关，创新性地提出了适用于玻纤增强尼龙66的无卤阻燃剂的分子设计，合成了金属离子改性聚磷酸蜜胺盐（M-MPP）新型高效无卤阻燃剂。     

我科学家发明制备半导体多晶纳米管新方法

日前。中科院上海硅酸盐研究所在IV-VI族化合物半导体纳米管设计和可控制备研究中取得重要进展。该所朱英杰研究员带领的课题组发明了一种生物分子辅助纳米晶定向自组装的新方法，巧妙地利用含多功能基团的生物分子在室温下成功地制备出一系列铅的硫族化合物（PbS，PbSe，PbTe）半导体多晶纳米管。所制备的铅的硫族化合物多晶纳米管表现出了明显的量子限域效应，在红外成像、红外激光器、半导体红外探测、光敏电阻器、太阳能电池和热电器件等领域具有良好的应用前景。该方法的主要优点是简便、快速、成本低、产率高、无需使用表面活性剂、可在室温下大量制备。该方法不仅为铅的硫族化合物纳米管的设计和可控制备提供了一条新的途径，而且对其它材料体系纳米管的设计和制备也具有启发作用。     

沉淀转化法制备高效结晶型DMC催化剂

以ZnO，Zn（OH）2，ZnCO3，碱式ZnCO3为前体，采用沉淀转化方法制备基于Zn3[Co（CN）6]2的双金属氰化络合物催化剂，研究了前体制备方法对其催化环氧丙烷与CO2共聚催化性能的影响。研究表明，以Zn（OH）2为前体制备的催化剂催化活性有最高，达到4400g，g以上，约为传统的溶液沉淀法制备的催化剂催化效率的2倍，并且前体的晶态完整性与催化剂催化活性有关联性。     

我科学家攻克单壁碳纳米管结构可控制备关键技术

正由于各国科学家一直未能找到让碳纳米管结构可控生长的制备方法,碳基电子学发展和电子技术的实际应用受到了极大制约。26日从北京大学传来喜讯,该校李彦教授课题组借助一种自主研制的新型钨基合金催化剂,研究出单壁碳纳米管结构可控制备方法。单壁碳纳米管,可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体。根据卷曲方式(通常称为"手性")的不同,可以是金属性导体或带隙不同的半导体。实践证明,这是碳纳米管的一个独特而优异     

用于电催化氧还原制备双氧水的催化剂的研究进展

H2 O2及其水溶液双氧水具有强氧化性,被广泛应用于造纸、污水处理和消毒等方面.全球对H2 O2的需求量与日俱增,但传统的蒽醌法工艺复杂、成本高、效率低,氢氧直接合成法又存在很大的安全隐患.因此,电催化氧还原这种新型、绿色且安全的原位合成H2 O2方法近年来受到广泛关注.氧还原反应(ORR)是多电子反应,中间体复杂且难以测量,机理研究困难.ORR存在两种竞争的反应路径,两电子路径得到H2 O2,而四电子路径生成H2O.两电子氧还原反应(2e-ORR)的反应效率取决于催化剂的活性、选择性和稳定性.目前贵金属基催化剂(如Au、Pd)对2e-ORR显示出较好的催化性能,但昂贵、稀缺的特性限制了它们的广泛应用.当前关于电催化氧还原制备H2 O2所用催化剂的研究主要集中于三方面:(1)减少贵金属的负载.将惰性金属与活性金属相结合,得到了许多性能优异的合金材料,如Pt-Hg等.(2)发展非贵金属催化剂.碳基催化剂的缺陷、表面氧官能团(C=O、C-O等)、杂原子掺杂(N-、S-等)和过渡金属掺杂(Co、Fe等)都能够提高H2O2的选择性与催化活性.(3)发展非贵金属复合催化剂.非贵金属复合物催化剂(如MnO2/C、CoS2/C)可促进电子转移,提高H2 O2的选择性.本文系统介绍了2e-ORR的机理及测试方法,简要总结了近年来用于2e-ORR制H2 O2的贵金属基催化剂、碳基催化剂和非贵金属复合催化剂的研究进展,并在此基础上对电催化氧还原制双氧水未来的研究方向进行了展望.     

炭膜制备及其高效氧氮分离性能

通过论述炭膜的制备方法及其关键影响因素，系统总结了炭膜的氧氮分离性能，并将其与高性能聚吡咙膜和聚苯胺膜进行了比较，提出了今后的发展方向。指出炭膜具有优异的氧氮分离性能，其氧氮分离因子一般为10以上，最高可达36。聚酰亚胺基和聚吡咙基炭膜均表现出较好的综合氧氮分离性，大大突破了富氧膜材料的Robeson上限，位于极具吸引力的商业化区域，在空气分离中显示出了极大的应用潜力和工业化前景。