静电纺丝法制备碳包覆分级多孔Na3V2(PO4)3/C纳米纤维及电化学性能研究

Na₃V₂(PO₄)₃具有稳定的高共价三维骨架和高钠离子电导率，能够满足高性能钠离子电池正极材料的大多数要求。然而，聚阴离子基团的宽带隙特性导致其电子导电率低，极大地限制了其倍率性能。针对此问题，本工作通过静电纺丝法对Na₃V₂(PO₄)₃进行碳包覆和纳米化改性，制备出具有分级多孔结构的复合纳米纤维。研究发现，热处理的时间是构建稳定碳结构框架及控制纳米颗粒在纤维内部的尺寸和分散的关键因素。碳化时间为4 h制备的复合纳米纤维由均匀直径的200 nm左右纤维组成，表面有丰富的孔洞，Na₃V₂(PO₄)₃颗粒被纤维包裹在内部。该复合纤维表现出优异的电化学性能：在1 C倍率下，初始放电比容量为95.5 mAh g^-1,600次循环后，容量保持率为83.4%；在50和100 C的高倍率下，其放电比容量也能分别高达4...     

氧化还原法制备Mn3O4催化剂及其甲苯催化氧化性能与机理研究

在氧化还原法制备α-MnO₂的基础上，通过控制焙烧温度和气氛制备了Mn₃O₄催化剂，系统考察了其甲苯催化性能。结果显示，Mn₃O₄催化性能优于MnO₂，并且在230℃下保持转化率90%以上稳定运行100 h。原位红外等表征结果表明，与MnO₂相比，Mn₃O₄具有适当的氧化还原能力、更高的晶格氧活性、更多的表面吸附氧和更强的甲苯吸附能力，促使催化剂表面苯甲酸物种的快速转化，进而提高其甲苯催化性能。本研究可为锰基催化剂的制备及其甲苯催化氧化性能提升机理研究提供参考。     

含氧缺陷V2O5纳米棒制备及其储锌性能研究

通过退火VS₄制备得到富含氧缺陷的纳米棒状V₂O₅,研究了退火温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,退火温度为500℃时,样品呈现出富含氧缺陷的纳米棒状结构,同时具有最大的比表面积、良好的结晶性和最优的电化学性能。所组装的Zn‖O_d-V₂O₅电池在0.1 A/g电流密度下表现出560 mAh/g的高放电比容量,并在10 A/g电流密度下循环4 000圈仍有151 mAh/g的高放电比容量。这种构建纳米结构和引入氧缺陷的方法,为提高锌离子电池容量提供了一种新思路。     

焙烧及还原条件对Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂-Al₂O₃复合载体, 以柠檬酸(CA)为络合剂采用浸渍法制备了Ni₂P负载的TiO₂-Al₂O₃复合载体催化剂, 并用 X 射线衍射(XRD)、N₂吸附比表面积(BET)测定技术对催化剂的结构和性质进行了表征, 考察了载体焙烧温度、催化剂焙烧温度、还原温度、还原压力对其进行的二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)性能的影响。结果表明, 升高载体焙烧温度有利于催化剂表面上活性物种的分散, 但焙烧温度过高会导致催化剂烧结, 适宜的载体焙烧温度为550℃。当还原温度为500～550℃时, 磷化镍主要以Ni₁₂P₅相形式存在, 且随着还原温度的升高, Ni₁₂P₅的衍射峰强度逐渐增强, 还原温度为700℃时, 可得到单一的Ni₂P物相。载体焙烧温度为550℃, 催化剂焙烧温度为500℃, 还原温度为700℃, 常压还原制备的Ni₂P/TiO₂-Al₂O₃催化剂具有最好的活性。在360℃、3.0MPa、氢油体积比500、液时体积空速2.0h^-1的条件下, 反应4h时, DBT转化率为99.5 %。     

碳载体预处理对纳米Pt/C电催化性能影响

利用NaBH₄还原机制,采用经不同方法预处理的碳载体成功制备出Pt/C-HNO₃、Pt/C-H₂O₂和Pt/C 3种碳载铂纳米催化剂.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(HR-TEM)、循环伏安(CV)和CO_ad溶出技术进行表征.结果表明,所制备的催化剂大小分布较为均一,平均粒径约为4 nm;HR-TEM观察发现,Pt/C-HNO₃中铂纳米粒子的表面具有较高的台阶原子密度;在CO_ad溶出实验中Pt/C-HNO_3­表现出较强的抗一氧化碳毒化能力;所制备的3种催化剂及商业催化剂Pt/C JM对乙醇氧化的电催化活性顺序为:Pt/C-HNO₃ > Pt/C-H₂O₂ > Pt/C > Pt/C JM,其中Pt/C-HNO₃的电催化活性和稳定性分别为Pt/C JM的1.5倍和1.9倍.     

铋/纳米洋葱碳电极的制备及其电化学还原CO2性能研究

采用水热法制备Bi/MCNOs电极催化剂,通过XRD、SEM对Bi/MCNOs催化剂进行表征,考察了Bi/MCNOs电极电化学还原CO₂制甲酸的性能。结果表明,在水热过程中,MCNOs成功负载到Bi上,Bi/MCNOs具有更小的球状结构。Bi/MCNOs电极电化学活性表面积为Bi电极的3.4倍。Bi/MCNOs电极的电流密度是Bi电极的4倍,且具有更正的起峰电位。通过对KHCO₃电解液浓度、还原电位对电化学还原CO₂制甲酸的分析可知,KHCO₃电解液浓度为0.5 mol/L、电势为-1.6 V vs.Ag/AgCl时,电化学还原CO₂效果最好,具有较高的电流效率。由此可见,Bi/MCNOs电极具有更高的活性,可有效提高电化学还原CO₂的催化效果。     

CuFe类普鲁士蓝/MnO2纳米片复合材料的电化学性能

采用共沉淀合成法，将CuFe类普鲁士蓝(CuHCF)与不同质量的MnO₂纳米片结合，构建CuHCF/MnO₂复合材料来提高电化学性能。利用扫描电镜、X射线粉末衍射仪和红外光谱对CuHCF/MnO₂的形貌和微观结构进行分析，并用循环伏安法和电流充放电法评价其电化学性能。结果表明：由于CuHCF和MnO₂纳米片良好的协同效应，CuHCF/MnO₂-1电极在1 A·g^-1电流密度下比容量最高为260.9 F·g^-1,优于单独的CuHCF和MnO₂电化学性能。     

NiO/MgO整体式催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

甲烷部分氧化制备合成气反应过程具有反应速率快、能耗低和H₂与CO物质的量比适用于合成甲醇及F-T合成等优点,是一种有希望替代传统水蒸汽重整的方法。研究在NiO/MgO蜂窝陶瓷整体式催化剂上的甲烷部分氧化过程,主要考察涂层载体、活性组分Ni含量、涂层载体前驱体、焙烧温度和还原温度对催化剂反应性能的影响。采用XRD、H₂-TPR和N2吸附等表征前驱体及其负载活性组分NiO后的晶相、还原特性和吸附性能。结果表明,采用浸渍法制备催化剂时,Mg(NO₃)₂为涂层载体MgO前驱体,在NiO负载质量分数20%、焙烧温度（500~600） ℃和还原温度750 ℃条件下制备的催化剂NiO/MgO-N性能较好,活性较稳定;以NiO/MgO-N为催化剂,在反应温度800 ℃、n(O₂)∶n(CH₄)＝0.5和空速9 723 h^-1条件下,CH₄转化率94.4%,H₂选择性99.9%,CO选择性92.9%。     

乙醇辅助低温水热法生长TiO2纳米棒阵列

本文采用乙醇作为添加剂，通过低温水热法在透明导电玻璃衬底上制备晶化良好的金红石相TiO₂纳米棒阵列。对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等结构形貌表征和光电化学性能测试。实验发现乙醇加入有利于前驱物水解缩聚反应，同时提高水热反应压力，促进TiO₂晶粒低温成核和生长，从而实现70℃直接在基底表面生长出TiO₂纳米棒阵列。通过调控水热反应温度、时间以及乙醇添加量等参数可有效调控TiO₂纳米棒阵列的形貌，改善其光电化学性能。同时低温水热制备工艺也降低了对衬底材料的限制，拓展了TiO₂纳米棒阵列的应用领域，表现出良好的应用前景。     

银修饰铜纳米阵列用于电催化还原CO2

二氧化碳的电化学转化为气态或液体燃料具有存储可再生能源以及减少碳排放的潜力。报道了一种Ag修饰Cu纳米阵列作为二氧化碳电化学还原催化剂的简单合成方法。首先，在铜箔上通过阳极氧化生成Cu(OH)₂纳米阵列，然后经过原位电化学还原得到Cu纳米阵列，最后通过Cu纳米阵列和Ag⁺前驱体之间的电化学置换来生成Ag修饰的Cu纳米阵列。Ag修饰铜纳米阵列增强了电化学还原二氧化碳的催化性能，相较于未经修饰的铜纳米阵列，Ag修饰Cu纳米阵列电催化还原CO₂生成C₂H₄的法拉第效率提升了158%,同时，修饰后的电极对于C₂₊产物的选择性提升了121%。其对CO₂电催化性能的提升和对氢气的抑制归因于Ag和Cu的协同催化效应。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

Ag/WO3纳米复合材料可见光催化还原废水中六价铬的研究

以钨酸钠和硝酸银为原料，采用水热法合成得到Ag/WO₃纳米复合材料。XRD和SEM结构分析表明，Ag纳米颗粒掺入到WO₃结构中，增加了孔隙率和粗糙度，增强了纳米复合材料表面的活性位点，提高了有效比表面积。光催化实验表明，分别以WO₃和Ag/WO₃为光催化剂处理模拟废水中的Cr(Ⅵ)离子，对应在155 min和130 min的可见光照射后，Cr(VI)离子被完全去除。通过考察Ag/WO₃对实际工业废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原能力，结果表明，该光催化剂在还原工业废水中的Cr(Ⅵ)方面具有良好性能。     

Co-Fe-Pd纳米粒子的可控制备及其氧还原催化性能

以Co(COOH)₂、FeCl₃和PdCl₂为原料,柠檬酸为稳定剂,乙醇为加速剂,采用超声辅助制备Co-Fe-Pd金属纳米粒子,并评估其氧还原反应(ORR)电催化性能。研究结果表明,Co-Fe-Pd金属纳米粒子平均粒径约3～5 nm,由于Co、Fe固溶于Pd晶格,使Co-Pd、Fe-Pd和Co-Fe-Pd纳米粒子仅显示Pd衍射峰,且伴有不同程度的宽化;相比于Co-Fe、Fe-Pd或Co-Pd纳米粒子,三元Co-Fe-Pd晶格压缩更为明显,晶格缺陷诱使的活性位点增加,氧还原催化能力增强;其氧还原起峰电位为1.03 V(vs RHE),Tafel斜率为?87 mV/dec,可与商用Pt/C催化剂相媲美;氧还原过程中电子转移数为3.80±0.04,说明其主导四电子转移路径;此外,RRDE结果显示氧还原过程中的中间产物H₂O₂含量约10%。     

锂硫电池载硫材料碳纳米管修饰V2O5纳米球的制备及其性能研究

锂硫电池因具有优异的理论容量、能量密度和可持续发展特性而受到越来越广泛的关注。决定锂硫电池性能的最主要因素之一是其正极材料。本文分别通过自组装法和模板法,制备了两种V₂O₅纳米球,并在制备过程中添加了碳纳米管。以所得到的材料作为正极改性材料,组装了扣式锂硫电池。通过对所制备材料的结构以及电化学性能研究,并与商用V₂O₅进行对比,发现V₂O₅纳米球具有良好电化学性能,其电池性能显著优于商用V₂O₅。这可归因于所合成的V₂O₅纳米球一方面具有较高的比表面积,有利于活性物种硫的负载,另一方面表面连接有碳纳米管,有利于提高电子传输性能。基于自组装法(1号样品)和模板法(2号样品)所得V₂O₅纳米球的锂硫电池,在0.1C的倍率下首次充放电比容量分别可达到1049mAh/g和1035mAh/g;经过200次循环后,其放电比容量分别为702...     

La0.8Sr0.2MnxNi1-xO3催化剂制备及其催化甲烷燃烧性能研究

(NH₄)₂CO₃为共沉淀剂,用共沉淀法制备La_0.8Sr_0.2Mn_xNi_1-xO₃(x=1.0,0.9,0.7,0.5,0.3,0.1,0)系列催化剂,探究B位离子掺杂对催化剂活性及比表面积等其他性能的影响。通过石英管固定床微型反应器测试催化剂活性;用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG-DSC)、氢还原化学吸附仪(H₂-TPR)、比表面积物理吸附仪(N₂-BET)等仪器对催化剂的结构及其物理性质进行相应的表征。结果显示：不同量的Ni掺杂对催化剂的结构及催化活性有较大的影响。适量Ni的加入显著改善了催化剂的活性并且也增大了其相对比表面积,但加入Ni过量,会使得催化剂的性能有所下降。其中当Ni=0.3时,催化甲烷燃烧效果最好,起燃温度T_10%为362℃,最终温度T_90%为486℃,该样品的比表面积比较大,达15.18 m<...     

钙钛矿型La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3高熵氧化物的制备及电化学性能

钙钛矿型ABO₃氧化物由于良好的导电性和电化学活性，成为能源存储材料领域的研究热点之一。本研究采用固相反应法制备了钙钛矿型La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物锂离子电池(LIBs)负极材料，并将其与二元钙钛矿型LaCoO₃进行了比较。结果表明，随着反应温度由750℃升高到950℃，反应时间由30 min增加到4 h，钙钛矿结构中的杂相逐渐消失，结晶度逐渐增加。所制备的粉体为球形，且各组成元素分布均匀。研究其电化学性能表明，La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃由于具有熵稳定的晶体结构和多主元协同效应，展示了更高的比容量、更优异的倍率性能和循环稳定性。La(Co_0.2Cr_0.2Fe<...     

Ti/IrO2-RuO2-SnO2阳极的制备与性能研究

采用热分解法制备了Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极涂层进行分析；在硫酸溶液中对Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极性能进行循环伏安曲线(CV)、极化曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)测试。结果表明，添加Sn可细化涂层晶粒和改变涂层形貌，与Ti/IrO₂-RuO₂阳极相比，Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极析氧电位更低、电催化活性更好。Sn质量为涂层氧化物总质量3%时所得Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极综合性能最好，此时，阳极析氧电位为0.802 V(Vs.MSE),伏安电荷q=286.01 mC/cm,具...     

柔性Yb(OH)3@Ni(OH)2/CC纳米复合电极材料的制备及性能研究

以柔性碳纤维(CC)作为基底材料,分别采用化学镀镍、电化学氧化和电化学沉积的方法制备出Yb(OH)₃复合Ni(OH)₂碳纤维纳米电极材料(Yb(OH)₃@Ni(OH)₂/CC)。以X射线衍射仪(XRD)测试材料的结构和组成成分;利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对材料的微观形貌进行表征;利用线性循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、恒流充放电法(GCD)对材料的电化学性能进行测试研究。实验结果表明,当电流密度为10mA/cm²时,该复合材料的面积比电容高达1216mF/cm²;循环充放电1000次后的容量保持率为90%,比Ni(OH)₂/CC材料的容量保持率提高14%。     

Pt修饰的Pd/石墨烯纳米复合材料的制备及对乙二醇氧化反应的电催化活性

以氧化石墨(GO)和Pd(NO₃)₂为原料,通过化学还原法制备Pd纳米粒子-石墨烯(Pd/G)纳米复合材料,然后以H₂PtCl₆作为Pt前体,在Pd纳米粒子的表面恒电位沉积Pt,制备不同Pt负载量的Pd/G(Pt-Pd/G)电极.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱仪(EDX)对材料的微观结构进行了表征和分析.结果显示石墨烯上的金属粒子分散均匀,平均粒径约7.2nm.电化学测试结果显示Pt-Pd/G电极对乙二醇电化学氧化反应具有良好的催化性能.当纳米粒子的Pt:Pd原子百分比为1:42时,其反应峰电流密度分别为Pd/G和Pt/G电极的3.0倍和2.7倍.少量的Pt沉淀可显著改进Pd/G电极的催化活性.本研究采用的修饰方法简单,修饰效果明显,可应用于其他金属纳米复合材料的异金属修饰.     

碳载钴镍合金纳米电极的制备表征与电催化性能

采用电化学方法在玻碳(GC)表面电沉积CoNi合金纳米粒子,成功制得碳载CoNi合金纳米电极(CoNi/GC)。SEM结果显示,CoNi粒子呈十八面体结构,粒径约100 nm,分布较均匀。选区电子衍射(SAED)结果显示,CoNi合金纳米粒子为单晶结构。XPS结果显示,金属态的Co(0)和Ni(0)占主导地位。性能测试结果表明:CoNi/GC不但对亚硝酸钠具有较好的催化性能,相对于本体Co和本体Ni,CoNi/GC的起始还原电位(E_i)正移约90 mV,还原峰电流(j_p)增大6~14倍。而且对氧还原亦有较好的电催化活性,CoNi/GC的峰电流密度(j_p)和动力电流密度(j_k)分别是GC电极的1.7和 5.2倍。