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。     

掺杂Sn对V/UiO-66催化剂抗碱金属性能的影响

采用浸渍法,以UiO-66为载体,制备了V/UiO-66及改性Sn-V/UiO-66催化剂,并对催化剂的碱金属钾中毒进行了模拟,探讨了钒钛催化剂的反应机理和失活机理。结果表明,K负载后催化剂的晶型变化不大并且催化剂比表面积的变化呈现不规律波动。负载了碱金属以后,催化剂的金属氧化还原性能和表面酸量迅速降低,这是催化剂活性降低的主要原因。添加Sn能够增强VO_x与其他组分的相互作用,进而提高VO_x的可还原性及V⁵⁺的占比,使Sn-V/UiO-66催化剂表面的VO_x提供更多的酸性位点。中毒后的K-Sn-V/UiO-66催化剂仍然具有较高的总酸量和较强的氧化还原性,表明Sn-V/UiO-66催化剂具有优异的抗碱金属中毒能力。     

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     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

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。     

Ni/LaNi5多孔复合电极的制备及其析氢电催化性能

先电沉积Ni-Zn合金镀层,然后用浓碱将镀层中的锌脱溶,得到多孔镍,最后采用复合电沉积将LaNi5镶嵌到多孔镍表面,制备成Ni/LaNi5多孔复合电极。采用稳态极化曲线和交流阻抗谱对电极的电催化析氢性能进行了评价,并运用恒电位间歇电解和长时间电解,开路电位等研究了电极的电析氢稳定性。结果表明:Ni/LaNi5多孔复合电极的析氢表观交换电流密度分别是镍和多孔镍的172倍和26倍;多孔复合电极中的LaNi5具有稳定电极的作用,该电极比多孔镍具有更优异的抗断电性能。     

水溶液中电沉积制备LaMg2Ni9储氢合金

利用水溶液电沉积法制备La Mg_2Ni_9储氢合金膜,通过测定合金膜的循环伏安曲线(CV)、交流阻抗(EIS)、Tafel极化曲线等研究其电化学性能,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)对合金膜表面形貌、结构及组成进行研究。结果表明:电沉积电流密度为40 A/dm~2时,La Mg_2Ni_9合金膜的表面粗糙并伴有裂纹,析氢电流密度为5.37A/dm~2,表观活化自由能△G~≠最低为47.26 k J/mol,证明合金膜良好的析氢性能;吸附值Q达到最大值为0.091μF·cm~(-2),表明合金膜具有较高的储氢性能。     

熔盐法制备自支撑Ni掺杂Mo2C@CFP复合电极及其电催化析氢性能的研究

Mo₂C具有类似于Pt等贵金属的电子结构和催化特性,有望替代Pt等贵金属成为新型非贵金属析氢催化剂,但是纯Mo₂C导电性差且氢释放动力学慢。为提高Mo₂C的电催化析氢性能,本工作采用低温熔盐法在碳纤维纸(CFP)基底上制备了自支撑Mo₂C电催化剂,研究了Mo和MoO₃钼源、Ni和Ni(NO₃)₂镍源掺杂剂、添加炭黑等因素对合成产物物相、显微形貌和结构、电催化性能的影响。结果表明,炭黑和Ni的引入可以促使Mo₂C晶粒细化以及在表面生成褶皱状结构,能够提供更多活性位点,Ni(NO₃)₂的加入能够使采用MoO₃为钼源合成的Mo₂C的晶粒变成纳米花状结构,大大提高了其比表面积,也促进了反应生成的复合电极Ni(NO₃)₂-Mo₂C_CBO@CFP中的电子转移效率,表现出最佳的HER活性,其η₁₀为117 mV,塔菲尔斜率低至73.8 mV dec^_-1。     

LiN2H3BH3和LiNH2BH3储氢材料的第一性原理研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法, 研究了储氢材料LiN₂H₃BH₃的高温相(简称α-LiHB), 低温相(简称β-LiHB)和LiNH₂BH₃(简称LiAB)的晶体结构, 能带结构, 态密度以及化学键性质. 氢原子解离能的计算表明与Li₊相连的H_δ (N₁)在初始析氢阶段起主导作用, 低温β-LiHB较高温α-LiHB更易于析氢. 然后, 通过Dmol₃计算的HOMO和LUMO图表明α-LiHB可能析氢途径为H-N₁…B和H-N₂…B, 而β-LiHB 和LiAB仅有H-N₁…B途径. HOMO-LUMO的能隙大小表明LiAB, α-LiHB和β-LiHBH的化学稳定性为: LiAB＞α-LiHB＞β-LiHB. 以上所有研究都为实验合成的多相LiHB提供了一定的理论基础.     

Ru掺杂BaFe2As2体系Ba(Fe1-xRux)2As2的面内电输运性质演化研究

纵向磁阻能够反映铁砷化合物中载流子和自旋自由度间相互作用,为利用其对等价掺杂铁砷化合物的输运性质和自旋磁涨落进行研究,采用高温助熔剂法制备了高质量的Ba(Fe1-xRux)2As2单晶样品,测量了其中超导样品的ab面面内纵向磁阻。发现外场H作用下电阻值降低且磁阻大小随H2线性增大,分析表明负的纵向磁阻源于磁场对体系自旋涨落的压制效应;随着Ru掺杂量x增加,纵向磁阻系数曲线逐步下移,说明欠掺杂样品中自旋涨落较为剧烈,曲线下移反映了掺杂对体系内反铁磁自旋涨落的压制过程;应用二维反铁磁金属巡游电子模型对纵向磁阻的定性分析发现:随Ru掺杂量增加,模式耦合系数在最佳掺杂量子临界点处形式发生改变,说明伴随体系长程反铁磁序完全被压制,最佳掺杂和过掺杂样品内载流子与自旋涨落的作用方式产生了变化。     

Enhanced electrochemical performances of multi-walled carbon nanotubes modified Li3V2(PO4)3/C cathode material for lithium-ion batteries

The multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) modified Li₃V₂(PO₄)₃/C composite is synthesized by polyvinyl alcohol (PVA) based carbon-thermal reduction method using MWCNTs as a highly conductive agent. PVA mainly supplies a reductive atmosphere to reduce V⁵⁺ and provides a network of carbon to inhibit the aggregation of Li₃V₂(PO₄)₃ particles. The amorphous carbon coating and MWCNTs co-modified composite shows excellent high-rate lithium intercalation/deintercalation property and cycling performance between 3.0 and 4.3 V. The discharge capacities of 131.7 and 122.9 mAh g⁻¹ are obtained at rates of 1 C and 10 C, respectively, for the Li₃V₂(PO₄)₃/(C + MWCNTs). These improvements are attributed to the valid conducting networks of C + MWCNTs and the reduced Li₃V₂(PO₄)₃ particle size by the network carbon from the pyrolysis of PVA.     

Hydrogen storage performances of as-milled REMg11Ni (RE=Y,Sm) alloys catalyzed by MoS2

To compare the hydrogen storage performances of as-milled REMg₁₁Ni-5MoS₂ (mass fraction) (RE=Y, Sm) alloys, which were catalyzed by MoS₂, the corresponding alloys were prepared. The hydrogen storage performaces of these alloys were measured by various methods, such as XRD, TEM, automatic Sievert apparatus, TG and DSC. The results reveal that both of the as-milled alloys exhibit a nanocrystalline and amorphous structure. The RE=Y alloy shows a larger hydrogen absorption capacity, faster hydriding rate, lower initial hydrogen desorption temperature, superior hydrogen desorption property, and lower hydrogen desorption activation energy, which is thought to be the reason of its better hydrogen storage kinetics, as compared with RE=Sm alloy.     

Synthesis of iron（Ⅲ）-doped nanostructure TiO2/SiO2 and their photocatalytic activity

Iron(Ⅲ)-doped nanostructure TiO2-coated SiO2 (TiO2/SiO2) particles were prepared using the layer-by-layer assembly technique and their photocatalytic property was studied. TiO2 colloids were synthesized employing the sol-gel method with TiCl4 as a precursor. The samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), SEM, EDS, XPS, and XRD. The experimental results show that TiO2 nanopowders on the surface of SiO2 particles are well distributed, the amount of TiO2 is increased with the adding of coating layers, the pure anatase-TiO2 coating layers are synthesized at 500℃, and the photocatalytic activity of Fe3 -doped TiO/SiO2 is higher than tnat of undoped TiO2/SiO2.     

(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Ca, Sr, Rb, Sm)氧化物的制备和热电性能研究

利用溶胶凝胶法制备出(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)氧化物粉末后,先分别采用氩气气氛的放电等离子烧结和空气气氛的常压烧结制备出CaMnO₃(CMO)块体,并对其相组成进行分析,选择出更为优异的CaMnO₃块体制备方法。再进一步制备出(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Sr, Rb, Sm)氧化物块体,最后对(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)块体的物相组成、显微组织和热电性能进行测试分析。实验结果表明：氩气气氛放电等离子烧结制备的CaMnO₃块体发生物相分解,原因是放电等离子烧结的烧结环境贫氧;空气气氛的常压烧结可以得到物相较纯净的(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)块体;在整个测试温度范围内,(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D= Sr, Rb, Sm)的ZT值在873K时达到最大,分别为0.11、0.08和0.07,相比于未掺杂试样提高了约1.3~2.2倍。