强碱性介质铝阳极析氢影响因素研究

结合恒电流集气试验和表面分析手段研究了强碱性介质中影响铝阳极析氢作用的因素,分析了铝阳极的合金化、电解液浓度、工作温度和抑氢物质对材料析氢性能的影响.结果表明:4 mol/L KOH是综合性能较好的强碱性介质,并且选择稀土铝阳极,引入邻胺基苯酚抑氢剂,能够显著抑制铝阳极表面的析氢速率.     

MoSe2/CoSe2异质结构的构筑及其电催化析氢性能

采用一步水热合成的方法在钼网(MF)上原位构筑MoSe₂/CoSe₂异质结构电催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X光电子能谱仪(XPS)等对MoSe₂/CoSe₂异质结构的物相和形貌进行了表征,并在1 mol/L KOH电解液中对该电催化剂的析氢反应(HER)性能进行了测试。结果表明：MoSe₂/CoSe₂@MF-2为枝状阵列异质结构,在电流密度为10 mA/cm²下,其过电势为172.3 mV,Tafel斜率为45.8 mV/dec,表现出良好的HER性能和结构稳定性。该异质结构电催化剂的成功构筑,为后续硒化物异质结及其在电催化中的应用提供了良好的思路和研究基础。     

Ni-Co/ZrO2复合共沉积过程的电结晶行为

为了研究Ni-Co-ZrO_2复合镀层电结晶初期的共沉积行为,在酸性氨基磺酸盐体系中采用阴极扫描伏安和计时电流等电化学测试方法,通过电化学反应动力学参数计算揭示Ni-Co-ZrO_2复合镀层成核机理。结果表明:Ni-Co合金镀液中ZrO_2纳米粒子的添加使共沉积电位正移,降低了阴极极化度。Ni-Co合金和Ni-Co-ZrO_2复合镀层的形核/生长过程符合受扩散控制的Scharifker-Hill瞬时成核模型,在低负电位下,Ni-Co-ZrO_2复合镀层成核弛豫时间减少,成核速率更高,电极表面吸附的ZrO_2纳米粒子促进了基质金属的成核及生长;高负电位下,复合镀层体系的峰值电流略低于合金体系,且成核速率降低,ZrO_2纳米粒子在电极表面表现出空间位阻效应,抑制了基质金属的电结晶过程。     

空心球壳状MoS2/WS2异质结构的制备及其电催化析氢性能(英文)

系统研究一种由空心WS₂球壳和花瓣状MoS₂组成的异质结构。结果表明,空心球壳结构使活性位点更容易暴露,异质结构的形成有助于激发WS₂和MoS₂之间的协同效应,从而提高析氢反应性能,具有更好的电子转移能力。更重要的是,密度泛函理论计算进一步阐明了协同机理,表明MoS₂/WS₂异质结构可有效调节氢吸附自由能,使之在W/Mo原子比为2?25时达到最小值。因此,优化后的WMo-2/25催化剂表现出优异的电催化析氢活性,Tafel斜率低,为53 mV/dec,并具有良好的稳定性。     

多孔Ni-Cu-Ti-La2O3复合电极的制备及其析氢性能

采用粉末冶金方法烧结制备了多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃复合电极,讨论不同La₂O₃的掺杂量对电极析氢性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对电极的微观结构和物相组成进行表征。结果表明：Ni-Cu-Ti合金体系中La₂O₃的掺杂可有效提高电极材料的电荷传输速率,多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃复合电极在6 mol/L KOH溶液中表现出良好的析氢催化活性,其整体析氢催化活性明显优于多孔Ni-Cu-Ti、Ni-Cu-W、Ni-Cu-Co、Ni-Cu-Zr和Ni-Cu电极;当烧结温度为1000℃时,成分为Ni-CuTi-9La的多孔复合电极具有最佳的析氢催化性能,其Tafel斜率为63.18 mV/dec,电流密度在10 mA/cm²时过电位为1077 mV(vs Hg/HgO),多孔Ni-Cu-Ti-La₂O₃     

电解水析氢非铂催化剂的设计与发展

氢能作为一种清洁、高能、无二次污染的“绿色能源”,被认为是后石油时代解决能源危机和环境危机的理想能源之一。其中电解水析氢技术因反应高效、易控、无污染等特点而逐渐成为研究热点。目前析氢性能最好的催化剂依然是Pt基催化剂。然而Pt储量少、价格贵,无法满足大规模氢气生产的现实需求。因此,如何进一步提高现有非Pt催化剂的析氢性能或开发廉价高效的新型催化剂是实现电解水析氢规模化生产的关键。结合本课题组在电解水方面的研究工作,综述近几年非Pt析氢催化剂的研究新进展,重点介绍新型过渡金属化合物催化材料的结构设计与调控对析氢性能的影响,并对电解水析氢催化剂面临的挑战及发展方向进行展望。     

多级结构FeS@Ni3S2/NF催化电极的一步水热法制备及析氧行为

通过简单一步水热法在泡沫镍表面原位生长多孔纳米片自组装成纳米花结构的FeS@Ni₃S₂/NF催化电极。借助X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等进行物相及结构表征,并测试催化电极在1 mol/L KOH溶液中的电催化析氧(OER)性能。电化学测试结果表明：FeS@Ni₃S₂/NF-1.2电极在100 mA·cm-2电流密度下仅需278 mV的过电位,且具有较低的Tafel斜率(22.71 mV/dec),与纯NF(493 mV,214.65 mV/dec)、纯Ni₃S₂(327 mV,91.87 mV/dec)以及IrO2/NF(385 mV,172.93 mV/dec)相比,其优势明显。证明具有独特多孔结构的FeS@Ni₃S₂/NF纳米片自组装成的纳米花可以作为一种贵金属基电催化剂的理想替代品。     

Ti/IrO2+MnO2电极在酸性溶液中的析氧反应动力学研究

采用涂覆热分解法制备Ti/IrO₂+MnO₂复合电极,利用慢速线性电位扫描伏安法测试Ti/IrO₂+MnO₂电极的准稳态极化曲线并深入地研究析氧反应动力学,得到了相关动力学参数、反应历程及速度控制步骤。通过分析经欧姆电压降修正的Tafel曲线,较好地解释了Tafel直线区域的双斜率现象,基于此提出析氧反应动力学方程并进行数学推导,较好地符合实验结果。实验所得氢离子反应级数约为零,低电位区与高电位区的表观活化能分别为30.31和13.64 kJ/mol,进一步证明该数学模型的正确性。     

Pt-ZrO2/Ti电极在酸性介质中的电催化析氢性能

在研究钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层性能、碱性介质中电催化性能的基础上, 为了试验电极在酸性介质中是否也有电催化作用及影响电催化作用的因素,再一次通过复合电沉积技术制备出Pt-ZrO2/Ti电极,用扫描电镜观察了电极表面形貌,进行了电极在0.5mol/L硫酸介质中的阴极极化曲线实验.结果表明,Pt-ZrO2/Ti电极在酸性介质中也有电催化作用且电催化析氢性能高于Pt/Ti电极,性能的提高除了较小的电阻外,较大的表面粗糙度是一个重要因素.用该复合电极代替铂电极使用,在性能和经济上来说具有一定的意义.     

钌、铱催化剂在电解水制氢OER反应中的研究进展

电解水制氢是最环保、最有前景的氢气生产方式之一;电解水过程中涉及的析氧反应(OER)是决定电解水制氢速率的重要反应过程。Ru、Ir基催化剂及其合成物是目前为止最有效的电催化剂,可降低OER的高过电势,加快OER反应速度。综述了近年来电解水制氢OER反应中所用到的钌、铱基催化剂及其合成物的设计及合成研究成果,对催化剂的合成思路进行了探讨,对OER反应机制进行了介绍。介绍了Ru(Ir)单质催化剂、铂族金属-Ru(Ir)催化剂和非铂族金属-Ru(Ir)催化剂的制备和研究进展,指出了OER催化剂的未来发展趋势。     

氟和钛共同掺杂对NaMgH3放氢性能的影响

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,探讨Ti阳离子与F阴离子共同掺杂对氢化物NaMgH3放氢性能影响的内在机制。在F阴离子掺杂替代氢化物中的部分氢提高体系放氢性能的基础上,用Ti取代Na4Mg4H11F中的部分Na。电子结构分析显示,F和Ti共掺杂后,氢的1s能级与Ti的3d能级强的交互作用导致原来靠近费米能级的氢的能级分为两部分：一部分左移远离费米能级;另一部分右移恰好跨越费米能级。同没有掺杂的NaMgH3相比,氢在氢化物中的稳定性降低,有利于氢化物的放氢     

Electrocatalytic activity and electrochemical hydrogen storage of Ni-La alloy prepared by electrodeposition from aqueous electrolyte

Ni-La alloy coating was prepared by electrodeposition. The effect of cathodic current density on the La content of the alloy coatings was discussed. It is found that the content of La in the alloy increases with increasing the cathodic current density. The microstructures and codeposition mechanism of Ni-La alloy coatings were investigated by means of X-ray diffraction (XRD) and cyclic voltammetry (CV). The results demonstrate that the Ni-La alloy is FCC and codeposited by the induced mechanism. The hydrogen evolution reaction (HER) on the electrodeposited Ni-La alloy electrodes in alkaline solution was evaluated by Tafel polarization curves. It is found that La-Ni alloy coating exhibites much higher exchange current density for HER than pure Ni electrode, and that the exchange current density increases with increasing the La content of alloys. The good electrocatalytic activity for HER of this Ni-La alloy is attributed to the synergism of the electronic structure of La and Ni. The electrodeposited La-Ni alloys have a certain dectrochemical hydrogen storage capacity of 34- 143 mAh/g, which increases with increasing the La content of alloys.     

Hydrogen Evolution Reaction of the Electrodeposited Amorphous Ni--S—Co Alloy in Alkaline Medium

通过电沉积方法获得了Ni-S-Co非晶合金镀层．电化学测试结果表明,非晶态Ni-S-Co合金电极的析氢过电位仅为70mV,析氢反应的电化学活性高于其它种类的电极(包括非晶态Ni-S合金电极),计算了电极的电化学参数(Tafel斜率b,交换电流密度i0和表观活化能△H^*)．XRD和SEM测试表明,在电解过程中,非晶态Ni-S-Co合金电极的电化学稳定性高于非晶态Ni-S合金电极．长时间电解实验表明,非晶态Ni-S-Co合金电极在模拟工业电解条件下具有相当高的活性和稳定性．     

Effects of sputtering conditions on electrochemical behavior and physical properties of Ni-Mo alloy electrode

1 Introduction Many transition metal alloys with binary and ternary compositions have been studied as hydrogen evolution reaction electrodes in water electrolysis[1- 6]. The activity of such metal alloys for the hydrogen evolution reaction depends on at l…     

非晶态催化剂电催化水分解制氢进展

非晶态催化剂作为一类新型催化材料,具有短程有序长程无序的结构特点,在相同质量下拥有更大的比表面积和结构缺陷,使其在催化反应中具有更多配位不饱和活性位,同时,它不易发生偏析和异相,能保持均匀性和各向同性,可以根据电催化条件自我调节并提供反应所需体积和有效比表面,从而在电解水阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)中具有优异的催化活性。基于此,结合本课题组在电解水方面的研究工作,综述了近几年非晶态电解水催化剂的最新研究进展,重点介绍了几类非晶态催化剂的可控合成、电催化水分解性能调控策略、表面电子结构与催化活性和稳定性之间的构效关系,并对非晶态的电解水催化剂活性中心的调控面临的挑战和发展进行了展望。     

面向多功能非贵金属电催化剂的构筑和微尺度解析

相对于贵金属电催化剂制作成本高、地球储量稀少、电化学稳定性低等缺点,制备廉价、能量转换效率高、使用寿命长、环境友好的非贵金属电催化剂是推动能源存储和转换技术快速发展的重要途径.根据电催化过程中电催化析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)、电催化析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)及氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)这三个重要反应类型,概述了水裂解和燃料电池的电化学反应机制,同时归纳了单功能电催化剂、双功能电催化剂、多功能电催化剂及其他电化学材料的设计与制备方法、相互关系和各自功能特点.借助先进的电子显微技术,如扫描电子显微镜、原子力扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能谱仪、电子能量损失谱仪等对其微观结构进行表征,重点对其表面形貌、结构、内部成分、元素分布等相关信息进行解析.从提供更丰富的缺陷空位、潜在活性位点、优化界面相互作用、增大电化学比表面积、形成协同效应等方面,分析其在降低成本的同时,提高电催化剂的电导率、增强稳定性的相关机理,以期为非贵金属电催化剂的研究和推广应用提供新策略.