钼钴二元硫化物制备及其电解水性能研究

为提升硫化钼全解水的催化能力,采用一步电沉积的方法在镍钴氧化物（NCO）基底上成功制备了钼钴二元硫化物复合电极,研究了添加剂、钼钴物质的量比和沉积时间对电极电催化性能的影响。实验结果表明,采用氟化铵作为添加剂、钼钴物质的量比为5∶7且沉积时间为750 s时,制备的Mo₅Co₇S_x@NCO-750电极具有最佳电催化活性,其析氢反应（HER）过电位和Tafel斜率分别为115 mV和67 mV/dec,析氧反应（OER）过电位和Tafel斜率分别为259 mV和42 mV/dec,全解水时槽压为1.61 V。复合电极电催化性能的提升一方面得益于钴的引入,在硫化钼中形成了高导电性和高催化活性的异质界面,另一方面材料中还存在丰富的具有优异电催化活性的缺陷位点。     

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究

利用循环伏安曲线研究了Ni2+、Sn2+络合离子的电沉积过程,在镍网基体上采用恒电位法电沉积制备了Ni-Sn合金。室温条件下,在30%KOH溶液中测试纯镍、雷尼-Ni和Ni-Sn合金电极的阴极极化曲线,比较三种电极的催化析氢性能。结果表明,Ni-Sn合金可以提高镍的催化析氢性能。在室温25℃,阴极极化电流密度20A/dm2和30A/dm2时,Ni-Sn合金电极的析氢过电位分别为137mV和161mV,低于雷尼-Ni电极的299mV和341mV。     

电沉积制备Ni-P非晶态催化电极上的析氢反应

用直接电沉积法在室温下制备出不同磷含量的Ni-P合金电极,用恒电流极化法研究了电极在20℃的1 mol/L KOH溶液中作为析氢反应阴极的催化性能,并用XRD及SEM方法研究了Ni-P合金镀层的组织结构. 实验结果表明,磷含量为8.49 at%的Ni-P合金电极具有优良的催化性能,在150 mA/cm2的电流密度下,析氢反应过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, 低电流密度区的Tafel斜率为65.4 mV/dec, 表现出良好的析氢催化活性, 这种高催化活性与镀层磷含量及组织结构有关.     

MoCo@NF电极材料的制备及析氧性能研究

为研究水热法制备泡沫镍负载钼钴析氧电极材料的影响因素,采用正交实验方法制备了一系列析氧电极材料,结合电化学性能分析得出降低析氧过电位的最佳条件。通过SEM、EDS及电化学性能研究了最佳条件下制备的电极材料,研究表明,泡沫镍表面负载了呈现出花朵状的钼钴氧化物,表现出较好的析氧性能,其电极电流密度在100m A·cm^-2的过电位为311m V,Tafel斜率为72m V·dec^-1,双电层电容Cdl为20.85m F·cm^-2,1h内电流密度保持率达95.71%。     

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...     

熔盐电解法制备纳米花状2H Co/MoS_2及其析氢性能研究

通过恒电流电解Li Cl-KCl-KSCN-Na_2MoO_4-CoCl_2熔盐体系,制备出不同掺杂量花瓣状的Co/MoS_2。利用XRD、SEM、HRTEM和XPS等手段对Co/MoS_2进行表征,结果表明Co成功并均匀地掺杂入MoS_2晶体结构中。析氢性能测试结果表明,Co的掺杂量为14%时催化性能最好,在电流密度为10 mA/cm~2时,Co/MoS_2-2的过电位为229.2 mV,塔菲尔斜率为0.195,双层电容大小为19.6 mF/cm~2,同时拥有最小的电荷传输等效电阻(RCT) 3.6Ω。熔盐电解法制备的Co/MoS_2催化剂实现了碱性环境中析氢(HER)催化活性及稳定性的同步提升,为催化剂的制备提供了新方法和新思路。     

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。     

镍钼释氢阴极的研制和动力学参数测定

通过对镀液组成和电镀工艺条件的研究,制成了释氢催化性能优良的镍、钼镀层阴极。此电极在80℃9.8％NaOH溶液中,电流密度为1kAm~(-2)下的释氢电位比未镀镍钼的软钢底材阴极的释氢电位下降300mV,测定了所制电极的释氢反应动力学参数。     

节能析氢电极的研究

用电镀法制备了镍－钼析氢电极，考察了制备条件对该电极析氢活性的影响。本文实验条件下，镀液中钼与镍的原子比为1：2，电镀电流密度为18mA·cm－2时，制备的镍－钼电极有较高的折氢活性。与现行氯碱电解槽的低碳钢网析氢电极比较，析氢过电位降低0．116V。     

离子膜电解槽用纳米Ni-Mo合金阴极的制备及其催化析氢性能

采用正交实验法确定了电沉积N i-Mo合金的最佳工艺。通过测试N i-Mo合金在模拟氯碱工业离子膜电解槽工艺条件下的阴极极化曲线,考察了N i-Mo合金电极的催化析氢性能。结果表明,当电流密度为3.0kA/m2时,N i-Mo合金电极的析氢过电位较镀镍电极降低约400 mV,反应活化能仅为24.89 kJ/mol。扫描电镜观察到N i-Mo合金电极表面微观粗糙,X射线衍射测试结果表明,所制备的N i-Mo合金为纳米晶结构,平均晶粒尺寸为2.25 nm。     

Electrospinning Ru doped Co3O4 porous nanofibers as promising bifunctional catalysts for oxygen evolution and oxygen reduction reactions

Enhancing the catalytic activity for oxygen evolution and oxygen reduction reactions is critical for rechargeable metal-air batteries. Herein, coral-like Ru-doped cobalt oxide nanofibers are prepared by electrospinning and subsequent heat treatment, which reduce the charge transfer resistance of cobalt oxide and optimize its active sites. Moreover, the large specific surface area and rich porosity of the one-dimensional nanomaterials prepared by the electrospinning method markedly improved the catalytic activity. Under the same catalyst load, Ru-doped cobalt oxide nanofibers have an overpotential of 300 mV, which is smaller than that of ruthenium oxide. In the oxygen reduction reaction, the positive half-wave potential of Ru-doped cobalt oxide nanofibers and Pt/C is the same (0.81 V). This work combines the strategies of doping and the advantages of electrospinning nanofibers to make a breakthrough in the catalytic activity of doped cobalt oxide nanofibers, and provides a new basis for the design of one-dimensional nanofiber bifunctional catalysts.     

电沉积方法制备镍硫析氢电极及其电化学性能

采用恒电流电沉积方法制备Ni-S电极,通过极化曲线研究了硫脲质量浓度、电流密度、镀液温度、电沉积时间等对Ni-S电极析氢性能的影响,获得了较佳的制备工艺:NiSO4·6H2O187.2g/L,硫脲100g/L,H3BO340g/L,NaCl 20g/L,pH=4,电流密度30 mA/cm2,镀液温度55℃和电沉积时间1...     

Co-Doped MoSe2 Nanoflowers as Efficient Catalysts for Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction (HER) in Acidic and Alkaline Media

Transition metal dichalcogenides (TMDCs) based materials are considered as highly active alternatives to the precious Pt-based catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER). In particular, MoSe₂ emerges as a promising catalyst due to its abundance and electrochemical stability, but further modifications are still required to enhance its performance, specifically in alkaline conditions. Here, we developed a method to obtain MoSe₂ with two cobalt doping patterns: homogeneously doped and edge doped nanoflowers, with abundant edge sites and extended surface area. The results show that low concentration of doping enhances the catalytic activity toward HER. Incorporation of cobalt as a substituent dopant within the layered structure of MoSe₂ appears to have two major contributions: it changes the chemical environment providing more active sites with favored hydrogen adsorption properties, and improves the charge transfer resistance and thus facilitates the HER kinetics. Moreover, the homogeneous and edge-doped nanoflowers show different pH-dependence of HER activity. Edge-doped samples exhibit significantly improved performance in acidic medium, while the overpotential increases in alkaline environment upon doping. A mechanistic explanation of the observed effect is proposed. This work opens up an additional path for improving the catalytic activity of TMDCs in acidic or alkaline medium using a simple and facile method with only small quantities of dopants.     

复合电沉积镍钼合金的Taguchi设计

镍钼合金镀层用于电极表面处理能提高其析氢催化性能。采用Ｔａｇｕｃｈｉ试验设计镍钼合金电镀工艺。阐述了Ｔａｇｕｃｈｉ设计方法的原理,通过正交试验优出一种镍钼合金电镀的最佳工艺,大大降低了镍钼合金镀层的析氢性能。     

碳毡基体上电沉积Ni-Mo合金及其催化析氢性能

以碳毡为基体,采用瓦特型镀镍工艺电沉积镍,获得碳镍（C-Ni）电极,然后在离子液体体系中以C-Ni为基体电沉积Ni-Mo合金。采用扫描电镜和X射线衍射仪对合金电极的表面形貌和结构进行了表征,通过阴极极化曲线、交流阻抗等电化学测试研究了其析氢催化性能。实验结果表明,制得的Ni-Mo合金中Mo的质量百分含量约为5.12%,平均晶粒尺寸约为2.2 nm,为纳米晶结构;极化曲线测试表明,当电流密度为0.1 A·cm^-2时,Ni-Mo/C-Ni合金电极催化析氢电位较C-Ni电极正移108 mV,较碳毡正移557 mV,较水溶液中沉积的紫铜基Ni-Mo合金电极正移约50 mV;连续电解和断电流实验结果表明Ni-Mo/C-Ni合金电极具有良好的电化学稳定性,实用前景广阔。     

活性镍纳米电极的制备及其电化学性能

针对海水防污技术研究了两种镍电极在海水中的析氢性能.采用交流电在阳极氧化铝(AAO)模板上沉积镍纳米线与化学镀结合的方法制备了镍纳米电极,用机械抛光的方法制备了镍本体电极.用SEM表征了AAO模板与镍纳米线阵列,用XRD表征了两种电极的结构.循环伏安、极化曲线和交流阻抗的测试表明纳米电极具有较大的活性面积,更好的析氢催化活性和更小的析氢反应电阻.尤其在电流密度为100mA/cm2时,纳米电极的极化电位比镍本体电极正移约357mV,表现出更好的析氢性能.     

NF@Ni3S4@CoFe-LDHs核壳电极用于尿素辅助碱性析氧

电解水制氢的阳极析氧反应(OER)需要较高的过电位来克服缓慢动力学。为此,利用理论过电势为0.37 V的尿素氧化反应(UOR)来降低阳极反应过电势。采用水热和电化学沉积的方法,构建异质核壳结构的NF@Ni3S4@CoFe-LDHs催化电极用于尿素辅助碱性析氧反应。得益于分级结构和异质物种在界面的协同作用,电极表面对中间产物吸附和质子的解吸速率加快,水和尿素分子的分解能垒大大降低。在x mol/L的尿素(x=0.1,0.33和0.5)和1mol/L KOH混合溶液中,该电极驱动10 mA/cm²的电流密度仅需要100 mV的过电势。在0.33 mol/L的碱性尿素溶液中, NF@Ni3S4@CoFe-LDHs电极驱动的最高电流密度比1mol/L KOH溶液中高116 mA,并可在稳定运行20 h的同时保持良好的循环性。该催化电极在碱性电解水制氢和尿素污水处理方面有较好的而应用前景。     

电沉积镍—钴—磷合金析氢反应电催化行为的研究

采用电沉积法制得镍钴和镍－钴－磷合金,测量了其作为阴极在１Ｍ氢氧化钾溶液中的极化曲线以研究其催化化活性。实验发现,与镍电极相比,镍钴合金镍－钴－磷合金的析氢电位正移,其中,镍－钴－磷保金析氢电位正移２００多毫伏。此外,还通过扫描电镜试验和镀层成分分析从理论上探讨了磷元素对其析氢催化活性的影响。结果表明,镍－钴－磷合金具有较高的析氢催化活性,有利于降低槽压,减少能耗。