泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSey及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂,以泡沫镍为载体和集流体,原位制备了硒化钼(MoSe_y)和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料。表征结果表明,先通过电沉积法原位生长了MoSe_y层,再以该MoSe_y层为成核点,通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中,以1 mol·L^-1 KOH溶液为电解液,该FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能,析氢电流密度在10 mA·cm^-2时的过电位(η₁₀)为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^-2时的过电位(η₂₀)为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_dl)值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_y@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原...     

钼钴二元硫化物制备及其电解水性能研究

为提升硫化钼全解水的催化能力,采用一步电沉积的方法在镍钴氧化物（NCO）基底上成功制备了钼钴二元硫化物复合电极,研究了添加剂、钼钴物质的量比和沉积时间对电极电催化性能的影响。实验结果表明,采用氟化铵作为添加剂、钼钴物质的量比为5∶7且沉积时间为750 s时,制备的Mo₅Co₇S_x@NCO-750电极具有最佳电催化活性,其析氢反应（HER）过电位和Tafel斜率分别为115 mV和67 mV/dec,析氧反应（OER）过电位和Tafel斜率分别为259 mV和42 mV/dec,全解水时槽压为1.61 V。复合电极电催化性能的提升一方面得益于钴的引入,在硫化钼中形成了高导电性和高催化活性的异质界面,另一方面材料中还存在丰富的具有优异电催化活性的缺陷位点。     

低Pt载量PtFeNi@C催化剂制备及其电解水析氢性能

开发低成本、高性能的贵金属Pt基电催化剂对于电解水制氢反应(HER)具有重要意义。采用“双溶剂”(正己烷为分散剂,水为溶剂)策略,以棒状双金属FeNi-MOFs为前体,将H₂PtCl₆浸渍到双金属FeNi-MOFs孔道内,在Ar氛围600℃煅烧2 h得到PtFeNi@C复合催化材料,采用SEM、TEM、XRD和XPS对所合成材料的形貌、结构进行分析;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,研究合成材料的HER性能。结果表明PtFeNi@C催化剂在0.5 mol/L硫酸电解质中的电催化性能较好,电流密度为-10 mA·cm^-2时,过电位仅为-42 mV。     

二氧化锰/银复合材料的制备及其电解水析氧性能的研究

锰基材料因其具有特殊的结构和性能而被广泛地应用在电化学储能及催化领域.以KMnO4和MnSO4·H2O为原料,聚乙二醇-4000(PEG-4000)为分散剂,通过水热法成功制备出了花瓣片状和细长方柱状MnO2纳米晶体,通过X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和能谱仪等多种表征技术,详细地揭示了其形貌、微观晶体结构和化学组...     

电沉积镍铁锰三元纳米片在析氧反应中的性能研究

电解水制氢技术作为当下最有效的制氢技术之一,低成本、高性能的电催化剂是提高电解水效率的理想选择。本文采用了一步电沉积法在泡沫镍上制备镍、铁、锰三元纳米片(NiFeMn)作为析氧反应(OER)电催化剂。当电流密度为20mA·cm^-2时,过电位达到297mV,Tafel斜率达到了143.2mV·dec^-1,经过了12小时的I-T测试后,其电流密度为86mV·cm^-2,表明该材料具有较好的稳定性和活性。NiFeMn纳米片良好的OER性能可能是由于其高的电化学活性表面积,为OER反应提供了更多的活性位点。     

Ni-Fe-V LDHs@NiS2/C复合材料的制备及其电催化析氧性能研究

为提供具有成本竞争力的可再生清洁能源-氢能,开发有效的非贵金属析氧催化剂受到了广泛的关注。本文利用二步溶剂热法制备了Ni-Fe-V LDHs@NiS_2/C的复合催化材料,对产物进行了XRD、SEM、I/E、EIS等表征;同时对比研究了不同总金属离子浓度下硫化处理对电催化析氧性能的影响。结果表明,当总金属离子浓度为30mmol·L~(-1)时所制得的Ni-Fe-V LDH/C材料,在1mol·L~(-1)KOH电解质中,电流密度为10m A·cm~(-2)时,析氧超电势为513m V,而所得的Ni-Fe-V LDHs@NiS_2/C的复合催化材料的析氧超电势仅为352mV,其析氧超电势降低了161mV。这为降低电催化析氧过电势提供了一种新的策略。     

硫化物催化剂电催化析氢性能的研究进展

当今社会,清洁能源取代化石原料能源是一种主流趋势,制备清洁能源成为当下的热门话题。氢气作为优良的清洁能源,具有可再生、绿色环保、来源广泛等优点,成为制取的首要目标。常见的高效制氢方法是电催化析氢法,实验室中传统电析氢催化剂主要以贵金属为材料,因贵金属数量少且价格贵,以非贵金属材料硫化物代替价格昂贵的贵金属材料为切入点进行研究制取硫化物析氢催化剂,然而硫化物析氢催化剂相比于贵金属催化剂有着导电性能差、易聚团等缺点,针对以上问题进行研究,通过合成多种硫化物,对他们进行电化学和结构等测试,从多方面考虑制得析氢性能的优良和稳定性更好的催化剂,为制得电解析氢催化剂提供有效的理论指导。     

二维多孔NiCoS催化剂的制备及其电解水析氧性能

开发低成本、高活性和高稳定性的非贵金属催化剂对电解水析氧反应(OER)具有重要意义。以双金属NiCo-MOF为前驱体、硫代乙酰胺为硫原,制备出二维多孔双金属NiCoS纳米材料。采用SEM、TEM、XRD和XPS分析所合成材料的形貌、结构;利用电化学工作站研究其电解水析氧性能。结果表明调整水热硫化时间可以调控NiCoS纳米片的孔结构,其中二维多孔NiCoS-6催化剂在1.0 mol/L氢氧化钾电解质中的电解水析氧性能较好,电流密度为50 mA·cm^-2时,过电位仅为344 mV。     

综合实验设计:NiFe LDH/TiO2的制备及电解水性能测试

设计介绍了一个包括NiFe LDH/TiO₂纳米片制备及其析氢、析氧反应电催化活性评价的综合性电化学实验。通过开展本实验,学生能够学习利用电化学沉积方法制备电催化剂的技术;初步掌握利用循环伏安、塔菲尔曲线等电化学测试技术对析氧、析氢反应活性进行评价的方法;理解电解水制氢过程中涉及到的基本理论知识。本实验将引导学生关注绿色可再生能源的开发及应用,提升学生分析解决科研问题的能力和基本素养。     

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。     

碱性电解水析氢中的异质结构催化剂

碱性环境下单相金属催化剂的电催化产氢的动力学过程普遍缓慢远不及其在酸性条件,且存在易腐蚀等问题。近期很多异质结构催化剂被报导在碱性条件下表现出优异的析氢性能或长时间的耐用性,其中一些非贵金属催化剂达到了与贵金属基催化剂类似的高催化活性,为碱性条件下产氢催化剂的设计与开发提供了新思路。首先,介绍了异质结构相较于单一材料在产氢催化中的优势,并补充说明了碱性产氢理论相关背景。然后,追溯异质结构在碱性产氢催化剂中的研究路径,主要介绍了异质结构催化剂中极其重要且报导众多的过渡金属氢氧化物基、氧化物基以及硫化物基的异质结构催化剂,通过实例展示异质结构催化剂的制备方法、表征策略以及相应的设计思路。最后,分析了异质结构催化剂在固有活性比较中的困难并对异质结构催化机理的未来研究进行了展望。     

光沉积技术下Ru、Fe共掺杂Co2P析氧性能研究

采用“水热—光沉积—气相磷化”法在泡沫镍(NF)上成功合成了Ru、Fe共掺杂Co₂P花簇(Ru,Fe-Co₂P/NF)。该催化剂具有优异的OER性能,在0.331 V的过电位下即可获得1 A/cm²的电流密度,比基准RuO₂-NF催化剂所需电压低40.5%,因此,Ru,Fe-Co₂P/NF具有良好的工业应用前景。实验结果说明利用光沉积技术进行Ru的掺杂,很好地提高了Fe掺杂Co₂P的OER性能,为贵金属与过渡金属催化剂的结合提供了一种新手段。     

非晶态硼化物Ni-Fe-Co-B的合成及电催化析氧性能

电解水制氢是绿色氢能源研究中的热点课题。其中，析氧半反应较高的过电位是导致电解水动力学缓慢的主要原因。为了提高电解水制氢的效率，本文主要通过简单的液相合成方法，以硼氢化钠和过渡金属Ni，Fe，Co盐为原料，制备了非晶态的过渡金属硼化物Ni-Fe-Co-B，将其作为析氧半反应催化剂。对Ni-Fe-Co-B进行了SEM、TEM、XRD、XPS和电化学表征。结果表明，非晶态催化材料Ni-Fe-Co-B被成功合成，当n(Ni)∶n(Fe)∶n(Co)=1∶1∶1，电流密度为20 mA/cm2时，Ni-Fe-Co-B的过电位仅为299 mV，Tafel斜率为101 mV/dec。在0.47 V的恒电压测试下，Ni-Fe-Co-B具有12h以上的稳定性。     

泡沫镍上原位合成硒化镍与电解水性能研究

过渡金属硒化物已被认为是一类极具发展前景的电解水催化剂。以泡沫镍为基底和镍源,通过一步水热法在泡沫镍上负载硒化镍制备电催化剂(记为Ni-Se@NF)。扫描电镜图表明,在泡沫镍表面原位生长合成了一层纳米颗粒;X射线衍射和X射线光电子能谱表征证明该层纳米颗粒为Ni_(0.85)Se和Ni_3Se_2。在1 mol·L~(-1)KOH电解质中,对Ni-Se@NF电极进行了双催化电解水性能测试。Ni-Se@NF电极的析氢电流密度10 mA·cm~(-2)时的超电势为153 mV,析氧电流密度50 mA·cm~(-2)时的超电势为340 mV,并表现出良好的稳定性。     

镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能

在含有TiO₂颗粒的氨基磺酸体系镀镍液中通过电沉积制备了Ni/TiO₂复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对镀层进行表征的结果显示,TiO₂颗粒成功地沉积在镍镀层中,并改变了镍镀层的表面微观形貌和相结构。通过极化曲线、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位曲线等电化学测试考察了不同TiO₂质量浓度下所得Ni/TiO₂复合镀层的析氢活性和稳定性。与Ni镀层相比,Ni/TiO₂复合镀层显示出更高的析氢催化活性。TiO₂表面存在的羟基有利于析氢反应中氢吸附原子的形成,提高了析氢反应速率。在10 mA/cm²的阴极电流密度下,以6 g/L TiO₂制备的复合镀层表现出较低的析氢过电位(310 mV),具有最高的析氢活性。     

碱性电解水制氢催化剂的研究现状与进展

与可再生能源相结合的电解水制氢是绿氢生产的主要技术路线,在“双碳”目标的驱动下,这一绿色科技有望成为能源变革的核心,也是清洁能源版图中的重要一环。碱水电解制氢技术发展最为成熟、商业化程度最高,是电解水市场的重要组成部分。电解槽作为电解水技术的关键设备,其技术发展程度影响着绿氢规模化发展进程,而高效稳定的电催化剂是碱水电解槽性能提升的关键。文章综述了碱性电解水的反应原理以及近年来阴极和阳极电催化剂的研究进展,对碱性电解水技术发展面临的关键问题和解决思路进行了分析和展望。     

二元镍基合金镀层析氢性能的研究

通过电镀、化学镀及复合镀的方法,制备了Ni—S、Ni—P、Ni—Mo、Ni—W、Ni—Co、Ni—WC及Ni—ZrO2等一系列二元镍基合金镀层及复合镀层,并通过阴极极化曲线测试,比较了它们的析氢性能。从元素电子结构及元素电负性方面对合金元素的作用进行理论分析,初步探讨了镍基合金镀层的电催化机理。