氧化石墨烯生长钨基氧化物酸环境电催化析氢

以磷钨酸为钨源,单层氧化石墨烯(GO)为载体,引入碳纳米管(CNTs),通过一步水热法和在空气中煅烧制备了纳米异质结(WO3-rGO-CNTs).通过FTIR、XRD、XPS、TG、SEM、EDS、TEM和BET对其进行了表征,利用线性伏安法和循环伏安法对其进行了电催化析氢(HER)反应测试.结果表明,WO3晶体粒子均...     

自支撑Ni/MoN@NCNT的制备及其析氢性能

非贵金属基电催化剂的合理设计与合成,对降低HER过电位,提升电解水产氢效率具有重要意义。因此在泡沫铜表面合成了包含Ni/MoN与氮掺杂碳复合材料(Ni/Mo-NCNT)。当电流密度为10 mA/cm²时,展现出117 mV的HER过电位,并且500 mA/cm²电流密度下仅需要300 mV的过电位。     

螺线型碳纳米纤维基整体式催化剂活性载体

本工作采用一种简便的一步化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)法，在泡沫镍基底上直接生长螺线形碳纳米纤维（CNFs/NF）作为对析氧反应有活性的整体式催化剂载体。在1 mol/L KOH为电解质溶液的三电极电解池中，与 CNFs/NF电极材料电化学表面积(ECSA)成正比的的双层电容Cdl值达到13.69 mF/cm2。通过循环伏安法，电化学阻抗谱和线性扫描伏安曲线等电化学手段，验证了CNFs/NF适于做具有析氧反应活性的催化剂载体。CNFs/NF需要260 mV，385 mV的析氧反应过电势以实现10 mA/cm2和100 mA/cm2的电流密度。     

螺线型碳纳米纤维基整体式催化剂活性载体

本工作采用一种简便的一步化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)法，在泡沫镍基底上直接生长螺线形碳纳米纤维（CNFs/NF）作为对析氧反应有活性的整体式催化剂载体。在1 mol/L KOH为电解质溶液的三电极电解池中，与 CNFs/NF电极材料电化学表面积(ECSA)成正比的的双层电容Cdl值达到13.69 mF/cm2。通过循环伏安法，电化学阻抗谱和线性扫描伏安曲线等电化学手段，验证了CNFs/NF适于做具有析氧反应活性的催化剂载体。CNFs/NF需要260 mV，385 mV的析氧反应过电势以实现10 mA/cm2和100 mA/cm2的电流密度。     

碳纳米管载PtPb、PtBi纳米催化剂对甲酸抗CO中毒的研究

混酸法预处理了载体碳纳米管（CNTs）,采用两步法制备PtPb/CNTs和PtB i/CNTs催化剂。以甲酸为研究对象,首次采用循环伏安法长时间连续性扫描的方法研究催化剂的抗CO中毒能力。研究发现,添加了Pb、B i金属后,增强了Pt/CNTs催化剂性能,如甲酸的起始氧化电位明显降低、氧化电流密度增大且抗毒性能增强。PtPb/CNTs、PtB i/CNTs催化甲酸的起始氧化电位都低于Pt/CNTs（0.099V）,依次为-0.108和-0.004V（Vs.Ag/AgC l）;在0.6V处,PtPb/CNTs、PtB i/CNTs催化氧化甲酸产生的电流密度都明显大于Pt/CNTs（0.79 mA/cm2）,依次为3.10和1.77mA/cm2;PtPb/CNTs、PtB i/CNTs催化剂的寿命依次为Pt/CNTs催化剂的4倍和5倍。本文主要进行燃料电池电催化剂材料的研究,对于制造新型电催化剂有一定的探索作用。     

RuCs/Mo2C纳米棒制备及电催化析氢的研究

Mo₂C被誉为最有前景的电催化产氢催化剂,然而其高的过电压和低效率限制了其规模化生产。本文通过简单的溶剂热法制备了Ru纳米簇(Ru Cs/Mo₂C)负载Mo₂C纳米棒复合材料。研究表明,Ru Cs/Mo₂C(Ru,质量分数7.79%)表现出优异的电催化产氢性能,电流密度在10 mA·cm^-2的过电势为104 mV,Tafel斜率为96.30 mV·dec^-1。同时,Ru Cs/Mo₂C催化剂具有优异的稳定性,在工业电解系统中具有广阔的应用前景。     

WO3/CNTs担载Pd催化剂对甲酸电催化氧化性能的研究

采用WO3和CNTs混合作为Pd催化剂的载体,通过微波辅助乙二醇法合成Pd-WO3/CNTs催化剂,用于直接甲酸燃料电池,研究其对甲酸电催化氧化的性能.通过循环伏安法、电化学阻抗和计时安培技术证实,在Pd/CNTs催化剂中添加适量的WO3,催化剂的活性和稳定性都有所提高.当WO3含量为载体质量的10％时,甲酸电催化氧化...     

低温共沉淀法合成多孔CoFe LDH纳米片电催化剂

通过低温共沉淀技术合成了多孔CoFe层状双金属氢氧化物（CoFe LDH）纳米片。运用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等手段对产物的物相、组成及微观形貌进行了表征,并探讨了铁离子（Fe³⁺）含量对CoFe LDH纳米结构生长行为的影响,考察了制备的产物作为电催化剂在电解水析氧反应中的性能。结果表明,Fe³⁺的加入可以有效调节产物的形貌、结晶度和孔道结构。在合适的Co与Fe比例条件下,制备的CoFe LDH可形成多孔纳米片,且增大了总孔体积,增加了表面活性位点。同时,结晶CoFe LDH纳米片可促进Co和Fe离子间的电荷转移行为,从而提高产物的电催化活性。对于电解水析氧反应,当电流密度为10 mA/cm²时,结晶Co_0.67Fe_0.33 LDH多孔纳米片所需的过电势仅为291 mV,Tafel斜率为33 mV/dec,并展现出良好的循环稳定性。     

Co/NiCoP纳米异质结构催化剂的构建及其析氢性能

开发价格便宜、高效稳定的析氢反应(HER)电催化剂是实现电解水制氢技术工业规模化的关键问题之一。本文利用低温电化学沉积法成功地在碳布表面原位生长了Co/NiCoP异质纳米结构的自支撑催化电极，结合表征技术、以1mol/L NaOH溶液为碱性电解质的理论计算和以三电极体系电化学工作站为基础的实验测试对该材料进行了HER性能评估。结果表明，Co/NiCoP异质结构催化剂具有优异的析氢性能，在碱性介质中，获取10mA/cm²的催化电流密度所需要的过电位仅为54mV,Tafel斜率为78.5mV/dec。这主要归因于：(1)Co/NiCoP纳米催化剂在碳布表面良好的分散性增加了暴露的催化活性位点数；(2)异质结构的存在促进了Co与NiCoP之间电子的相互作用，加快了电荷转移速率并提高了材料的导电性；(3)理论计算表明，Co/NiCoP异质结构的构建能有效地降低水的解离势垒，促进水的解离，进而加快HER动力学反应过程。因此，Co/NiCoP纳米异质结构催化剂的构建丰富了非贵金属纳米材料在电解水制氢领域的应用。     

Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料制备及其电催化析氢性能

开发高效、稳定的电催化剂是实现电解水制氢反应(HER)的关键。成功制备以炔基化的聚乙烯醇(alkyne-PVA)改性的单层氧化石墨烯(GO)载体,以硼氢化钠为还原剂,将钯纳米颗粒(Pd-NPs)负载在碳基材料上,合成Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料。通过SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附和XPS对所合成物质的形貌、结构、比表面积及孔径进行分析;采用电化学工作站测试催化剂的线性扫描伏安曲线(LSV)和Tafel 斜率,分析所合成催化剂的电催化析氢性能。结果表明Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料在酸性电解质中的电催化性能较好,其在电流密度为-10 mA·cm^-2时,过电位仅为-80 mV。     

水热电催化氧化法处理高浓度苯酚模拟废水的研究

结合催化湿式氧化法和电催化氧化法为水热电催化氧化法处理高浓度苯酚模拟废水((ρCOD)为7500mg/L):以C/Ru作催化剂(w(Ru)为0.5%),自制DSA阳极(釜体为阴极),加入NaCl作支持电解质(w(NaCl)为1%),充入氧气使PO2为3.5MPa,升温至设定温度后:开初0.5h进行苯酚的催化湿式氧化,后0.5h进行电催化氧化,并改变条件进行苯酚的单一催化湿式氧化和电催化氧化。结果表明:85℃时水热电催化氧化条件下,苯酚去除率为100%,COD去除率达92.34%,而单一催化湿式氧化和电催化氧化的COD去除率却依次为68.46%、39.73%,可见水热电催化氧化法利用了催化湿式氧化法和电催化氧化法的协同作用,取得了更佳的效果。该方法是一种新型、低温、高效的废水处理技术,为处理苯酚废水提供了另一种可能途径。     

碳载PdCo合金催化剂对甲酸的电催化氧化

用间歇式微波法制备了不同Pt：Co原子比的碳载PdCo合金催化剂（PdCo／C）,发现在酸性溶液中Pd：Co原子比2：1催化剂对甲酸的电氧化有良好的催化活性和稳定性。从H在电极表面的吸脱附峰计算出来的结果表明,催化剂中加入一定比例的金属Co能够增加催化剂的电化学比表面。     

电沉积钼合金及其析氢电催化性能研究

在大量文献的基础上,采用正交实验电沉积出了La-Mo、La-Co-Mo合金。经过测试证明：钼合金镀层致密,结合力强,具有较高的硬度和耐高温腐蚀的性能。通过极化曲线的测定,结果表明钛基钼合金都具有比钛电极较低的析氢过电势,证明了钼合金具有较高的电催化性能,可望成为新一代的氯碱工业用高活性阴极。     

不同金属氧化物膜电极上苯酚的电催化氧化

分别以自制的金属氧化物膜电极Ti/SnO2+Sb2O3、Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2为阳极，恒电流电解低浓度苯酚溶液，研究了不同金属氧化物阳极对苯酚电催化氧化过程的影响。实验结果表明：在实验条件下，苯酚溶液在3种金属氧化物膜电极上的电催化氧化过程的宏观动力学符合一级反应动力学规律，但不同金属氧化物阳极上苯酚电催化氧化过程的表观反应速率及电流效率有明显的差异。25℃下苯酚在Ti/SnO2+Sb2O3、Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极上电催化氧化的表观反应速率常数k分别为6.66×10-2min-1、2.49×10-2min-1和9.76×10-3min-1;瞬时电流效率随电解时间的增长而下降，初始电流效率分别为78.7%、38.9%、13.2%。以Ti/SnO2+Sb2O3电极为阳极电解60 min后，苯酚浓度从初始浓度2.13×10-3mol·L-1降至3.27×10-5mol·L-1，苯酚的转化率达98.5%;而在相同的反应条件下，以Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2为阳极时，苯酚的转化率只有82.7%和29.8%。对3种电极在苯酚溶液中的伏安特性的研究表明，Ti/SnO2+Sb2O3电极具有比Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2高的析氧电位，因此有利于有机物的氧化和过程电流效率的提高。     

微波法制备的Pt/C催化剂对甲醇和CO的电催化氧化

用微波间断升温法制备了3种Pt/C催化剂,运用循环伏安和线行扫描方法测试甲醇和吸附态CO在不同方法制备的Pt/C催化剂上的电催化氧化情况。发现在酸性溶液中,对于相同Pt载量的Pt(2)和Pt(3)催化剂,Pt(3)具有较小的Pt平均粒径及较高的电催化活性;对于具有较高Pt载量的Pt(1)催化剂,具有最小的平均粒径和最高的电催化活性。     

不同方法制备的Pt/C催化剂对乙醇的电催化氧化

选用不同方法制备Pt/C催化剂,运用循环伏安法、线性扫描法和计时电流法来检测乙醇及CO在不同方法制备的Pt/C催化剂上的电催化氧化情况。发现在酸性溶液中方法3制备的Pt/C催化剂对乙醇和COad的电氧化有良好的催化活性。     

尺度稳定阳极催化氧化乙二醛制备乙醛酸研究

采用尺度稳定电极为阳极,以乙二醛为原料,研究了支持电解质浓度、乙二醛起始浓度,电解时间,电流密度等条件对乙醛酸产率和阳极电流效率的影响。在选择的条件下,乙醛酸的产率为85.86%,电流效率达到79.6%。     

镍掺杂钨氧化物电极制备及对苯酚的催化降解研究

通过阴极电沉积在钛基体上制备了掺杂Ni元素的WOX涂层电极,采用XRD、EDS分析认为涂层主要是四价钨的氧化物及镍氧化物的混合物。循环伏安测试苯酚在电极上的氧化电位为0.556 V,电极具有很好的电化学催化氧化活性。电极对苯酚的电化学氧化降解效果较好,苯酚的去除率接近90%,COD的去除率在43%左右,提高了苯酚模拟废水的可生化性。     

微波法控制合成菱形Rh纳米颗粒及其电催化性能

以Na3Rh Cl6为前驱体,TEG(四甘醇)为溶剂,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为稳定剂,AA(抗坏血酸)为还原剂,微波反应120 s,得到了形貌均一,分散均匀粒径大小10 nm的菱形铑纳米颗粒。此外,分别考察了CTAB及油胺两种添加剂对Rh纳米颗粒形貌的影响以及不同形貌Rh纳米颗粒的电催化活性。     

电解析氢过程中聚吡咯修饰电极的行为

1 INTRODUCTION Hydrogen evolution reaction is an important reaction to produce high purity hydrogen for use in applications such as fertilizers (synthesis of ammonia),food (hydrogenation of fats and oils),petrochemical industry(hydrocracking of petroleum), metallurgical industry (reducing agent in the metallurgical and semiconductors industries) and alkaline production. The main operating cost of the process is the cost of electricity.