电催化水分解制氢阳极关键材料的研究进展

电催化水分解制氢是目前实现大规模制氢的有效手段,但是阳极电催化析氧反应因其较高的反应能垒导致电催化制氢过程中大量的能源被消耗,严重阻碍了其工业化应用,所以开发高效的析氧电催化剂对制氢工业的推进有着重要的意义。对近年来过渡金属磷化物、硫化物以及硒化物在电催化析氧反应中的研究进行了综述,最后对非贵金属析氧电催化剂的研究趋势进行了展望。     

过渡金属磷化物催化剂综述

过渡金属磷化物催化剂具有特殊的晶体结构,在催化加氢脱硫、加氢脱氮及电化学制氢反应中具有优异的催化活性。主要简述过渡金属磷化物催化剂的结构、制备方法和应用。多金属、复合多功能型过渡金属磷化物催化剂将在催化制氢反应中受到更多的关注。     

过渡金属磷化物的结构、性质及制备方法

由于过渡金属磷化物的特殊结构,使其具有类似于贵金属的性质,被人们称为"准铂催化剂",且具有高的活性,高的稳定性和抗硫中毒等性能,在催化加氢、脱硫、脱氮、光催化等方面表现出了比商业用催化剂更好的性能,近年来成为新的研究热点。本文综述了过渡金属磷化物的结构、性质及制备方法,重点介绍了过渡金属磷化物的不同制备方法。     

电解水制氢催化剂获突破 具备应用前景

<正>近日,中国科学技术大学的科研人员合作研制出一种高性能低成本的新型三元纳米片电催化剂,展现出工业级的优异电解水制氢潜能。科研人员采用电化学沉积和固相磷化两步反应,设计并成功制备了镍掺杂的磷化钴三元纳米片电催化剂,在中性条件下同时展现出优异的水还原和氧化电催化活性和稳定性。实验人员将这种三元材料作为中性水全分解电解池的阴极和阳极,发现其性能优于以商业贵金属材料作为电极制备的电解池,展现出工业级电解水制氢的潜能。这项工作为发展廉价三元过渡金属磷化物作为电极,用于中性水电解制氢提     

双金属磷化物NiCuP的制备及其光催化产氢性能研究

过渡金属磷化物材料具有半导体材料和金属的特点，被证明是一种高性能的催化剂，可以替代一些经典的贵金属材料用于光催化分解水产氢。在本文中，采用次磷酸盐热还原法制备高性能的光催化剂磷化镍铜（NiCuP），并着重讨论了光敏剂、牺牲剂、催化剂用量对光催化分解水产氢性能的影响。结果表明，通过这种简单方法制备出的磷化镍铜（NiCuP）具有很高的催化活性，且在最优条件下光照20 h，产氢性能最高，其产氢量为0.259 0 mmoL。因此，此方法可以为过渡金属磷化物的制备和研究提供实验数据和参考。     

非贵金属光催化制氢材料研发成功

正中国科学技术大学化学与材料科学学院杜平武教授课题组设计制备出具有高转化率的非贵金属光催化制氢材料,表现出优越的人工光合成制氢性能和稳定性。该研究成果以封面标题形式9月1日发表在英国皇家化学学会旗下著名国际学术期刊《能源与环境科学》上。该研究组此前研究发现,过渡金属磷化物作为助催化剂有着很好的光催化产氢的性质,将磷化亚铜、磷化钼等磷化     

基于过渡金属电催化析氢催化剂的研究进展

随着人口快速增加,开发可持续能源已经成为当今世界的首要任务之一。氢气被认为是一种无污染、可再生的新能源,可以代替化石能源。氢气可以由电解水的电催化析氢半反应获得。传统的电催化析氢催化剂主要由贵金属构成,而贵金属稀少,价格昂贵,不适合大规模工业制氢。探索高效的非贵金属电催化析氢反应催化剂十分必要。基于过渡金属开发的电催化析氢反应催化剂引起广泛关注,综述基于过渡金属电催化析氢反应催化剂的研究进展,概述电解水原理,讨论基于过渡金属化物的电催化析氢反应催化剂材料的制备方法,包括硫化物、硒化物、碳化物、氮化物、磷化物及其复合物。探讨增强催化剂电催化析氢活性的方法及基于非贵金属电催剂材料面临的挑战和前景展望。     

过渡金属磷化物制备与加氢脱硫性能研究进展

近年来油品重质化越来越严重,环保法规要求也日趋严格,为满足环境保护和人们的需求,对油品的加氢脱硫成为一项紧迫任务。综述了近年来过渡金属磷化物在复合载体和制备方法等方面的最新研究进展情况,其中具体介绍了程序升温还原法及低温热分解法,同时概述了过渡金属磷化物的加氢脱硫性能。     

Pt-金属磷化物复合材料在催化甲醇电氧化上的研究进展

直接甲醇燃料电池具有能量密度高,绿色环保,燃料运输、储存方便等特点,是最具有潜力的未来小型化学电源与可移动电源之一。甲醇电催化氧化是直接甲醇燃料电池的核心反应,因此研发高效、低成本、长寿命的甲醇电氧化催化剂,是当前该领域的研究重点。由于在酸性条件下进行甲醇电催化氧化过程中Pt的不可替代性,开发能够促进甲醇转化为二氧化碳和水的助催化剂是当前主要的研究方向。过渡金属磷化物由于其导电性好,种类丰富,优异地促进水分解产生-OH的能力,非常适合于作为Pt的助催化剂与载体材料。因此,总结了近年来用于催化甲醇电氧化的几类Pt-金属磷化物复合催化剂的研究进展,着重阐述了甲醇电氧化的反应机理,复合催化剂各组分在甲醇电氧化各阶段的作用,复合催化剂的形貌特征、催化活性,以及复合催化剂中不同组分之间协同作用等。最后对目前应用于甲醇电氧化的Pt-金属磷化物复合催化剂的缺点以及未来的发展方向进行了展望。     

过渡金属化合物电极材料的研究进展

概述了近几年来过渡金属化合物作为电极材料的研究进展,主要概括了过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属氮化物和过渡金属磷化物作为电极材料的研究进展,并对过渡金属化合物作为电极材料的发展趋势进行了展望。     

磷基负极材料在金属离子电池中的现状与趋势

新能源汽车的高速发展,对电池材料的能量密度提出更高的要求。磷由于具有比容量高、倍率性好、资源丰富、价格低廉等特性而被视为最具潜力的金属离子电池负极材料之一。针对磷基负极材料在电化学循环过程中存在的体积膨胀率大、循环性能差、导电性差等缺点,将磷与不同材料复合可以提升其电化学性能。本文重点综述了红磷与不同碳材料的复合,复合材料的制备方法、结构设计以及每种复合材料对电化学性能的影响、每种材料的不足及改进措施：天然多孔碳与红磷结合既可保证材料的电化学性能又可控制材料的成本,逐渐成为一种趋势。接着,综述了以红磷为原料制备不同金属磷化物的研究进展,包括不同金属磷化物的晶体结构、制备方法、电化学循环过程中的氧化还原机制以及每种金属磷化物的研究意义 不同金属磷化物用在合适的特定工作环境下可以取得事半功倍的效果。最后,对磷基材料在金属离子电池中的应用前景进行了展望：研究过程以密度泛函理论、第一性原理等手段指导磷基材料的设计,采用真空和超重力等方式对红磷转化加以控制,最终实现对磷基材料大规模、低成本、高安全的应用。     

噻吩基硫化物催化加氢脱硫研究进展

综述了噻吩基硫化物加氢脱硫的反应特点,以及硫化钼基脱硫催化剂、氮化物催化剂和过渡金属磷化物催化剂的加氢脱硫性能。指出过渡金属磷化物催化剂的制备、组成、加氢脱氮(HDN)和加氢脱硫(HDS)活性的系统研究是一个新的领域。     

金属磷化物电催化产氢的研究进展

氢气被认为是能替代传统化石燃料的一种新型能源,因此众多研究者试图寻找一种绿色方便的制氢技术,其中电解水产氢受到广泛关注,而电解水使用的催化剂是一些贵金属催化剂(Pt、Pd等),这就极大的增加电解水技术的成本,因此需要开发一种非贵金属催化剂。最近,过渡金属磷化物被认为是高活性、耐久性、高稳定性可替代贵金属的高性能催化剂,本文主要总结了金属磷化物作为电催化剂在电解水中的研究进展、趋势和挑战。     

铁钴MOF的制备及电解水析氧性能研究

氢气是一种高能量密度的清洁型能源，具有高效率、低成本、产物无污染和来源丰富等优点，利用太阳能光伏、风力、水力等可再生清洁能源电催化分解水制氢是最具潜力的绿色制氢方式之一。其中电催化材料对能源转换效率起至关重要的作用，电催化优异的Pt、Ir等贵金属基材料价格高昂、储量稀缺，无法在工业上大规模应用。因此，非贵金属类电催化材料成为当前电催化领域研究的热点。而影响电解水效率的主要因素是动力学缓慢的析氧半反应(OER),本论文合成了一种新型有机双联配体，并利用该配体与钴、铁等配位，水热合成了一系列钴、铁单金属MOFs(Co_xMOFs、Fe_xMOFs)和钴铁双金属MOFs(Co_xFe_yMOFs)材料，表征其微观结构和形貌，并通过多种电化学手段测试其电催化分解水析氧性能，结果表明单金属MOF中有机配体与金属按物质的量比3∶1制备的MOF的析氧性能最好，而双金属MOF中铁和钴的相互作用提高了其电催化动力学、减小了电化学阻抗，Co₆FeMOF表现出最优的电催化析氧性能，且所有催化材料都具有较好的...     

高硫原油中硫化物的脱除工艺及脱硫剂

负载型过渡金属磷化物馏分油深度加氢脱硫催化剂制备方法属于新材料、石油炼制和石油化工技术领域。是采用一种新型的载体材料担载金属活性组分，并用一种新的活化方法合成表面金属磷化物，制备石油炼制工业中所用汽油、煤油、柴油、蜡油等馏分油深度加氢脱硫催化剂的方法，新型载体材料是指由中孔分子筛与多孔氧化物构成的复合载体，该方法制备出了高活性的加氢脱硫催化剂。有益效果是，可将石油馏分油中最难脱除的二苯并噻吩及其衍生物几乎全部转化。主要用于制造炼油加氢精制催化剂和石油化工生产中原料预精制加氢脱硫催化剂。     

镍基磷化物复合材料在催化电解水析氢性能提升方面的研究进展

镍基磷化合物因其自身的类氢化酶电子结构和其出色的稳定性被证明具有良好的电解水析氢能力。单金属磷化物因其本征活性不足、导电性不高及稳定性较差等问题,使其在实际应用上受到了限制。综述了结构新颖、性能优异和稳定性高的镍基磷化物复合材料的研究进展,总结和分析了通过杂原子掺杂、形貌调控、结合自支撑材料和复合新型材料（碳纳米管、石墨烯、石墨炔、二维材料MXene）等方式在调控催化材料的电子结构、微观形貌、促进长时间电解稳定性、增大比表面积和提高导电性方面提升电解水析氢性能的研究成果。为探索催化活性高和结构稳定兼备的新型镍基磷化物复合材料提供研究方向。     

PdxSy材料的制备及其在催化领域的研究进展

在催化领域,Pd_xS_y多年来一直被认为是金属钯中毒形成的不良产物而不受重视。但是近年来,Pd_xS_y材料被发现在催化加氢、催化氧化、电催化以及可见光催化制氢方面表现出独特的催化性能。本文比较了Pd_xS_y材料的传统制备方法和绿色创新合成技术,综述了Pd_xS_y材料作为催化剂在催化加氢、催化氧化、电催化以及可见光催化制氢方面的研究工作。比较发现,Pd_xS_y材料的传统制备方法存在毒害大、三废多、周期长等缺点,这些缺点在很大程度上限制了该材料的发展前景,需要在制备方法上进行更深入的创新研究。同时,Pd_xS_y材料在多个催化领域,尤其是在可见光催化制氢方面的优异性能,使其在催化材料领域备受关注。     

自支撑三金属磷化物的制备及其电催化析氧性能研究

氧气析出反应(OER)是可充电金属-空气电池和电解水应用中的关键步骤,因此,开发高效低成本的氧气析出催化剂对可再生和清洁能源系统具有重要意义。合成了由镍泡沫支撑的具有多孔形态的三元过渡金属磷化物纳米针(FeCoNiP/NF),得益于FeCoNiP/NF独特的3D网络骨架和纳米多孔结构,增加了活性位点的暴露性和可及性,其在碱性介质中表现出了出色的氧析出电催化活性,远优于商业化氧析出电催化剂RuO2。     

MXene材料在电催化还原CO2中的应用

MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的总称。其具有独特的二维风琴状结构、良好的导电性，丰富的官能团及亲水基团，因此在电催化还原CO₂领域中有着广泛的应用。本文综述了MXene材料的结构与性能，制备方法以及MXene材料及其复合材料在电催化还原CO₂领域的研究进展，并对其未来发展方向进行了展望和总结。     

磷化钴材料在电化学能源领域的研究进展

当今时代,人类社会的发展日益依赖巨量的能源,这与不可再生资源有限的储量相矛盾,发展绿色清洁、高效可持续的可再生能源和能源利用技术迫在眉睫。磷化钴材料作为过渡金属磷化物的重要一员,由于其对氢的优异吸/脱附性能和特殊的晶体结构,广泛应用于电解水、超级电容器和二次电池等电化学能量储存与转化领域。然而目前磷化钴材料的应用还存在很多缺陷,在电解水反应中活性组分易分解,结构稳定性差;在超级电容器使用中活性位点暴露不足、电导率偏低;作为锂/钠离子电池电极材料在充放电过程中存在巨大的体积变化而导致循环稳定性降低等。本文对磷化钴的晶体结构、制备方法及改良方法作了总结,对其应用于电解水、超级电容器和锂/钠离子电池的生效机理和发展近况进行概述。最后提出了存在的问题和未来的发展方向。