小尺寸SiC的制备及其电化学析氢性能研究

将SiC纳米材料在浓酸中加热腐蚀制备得到小尺寸SiC颗粒,并在其上电沉积Pt后制备得到Pt/SiC复合材料。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和电化学测试等手段对复合材料的组成、结构和电化学性能进行表征。结果表明,SiC-4颗粒直径为几nm左右,具有较好的自催化析氢性能,Pt/SiC-4具有优异的HER性能;电流密度为10 mA/cm²时的过电位为75 mV,电流密度为100 mA/cm²时的过电位为212 mV,Tafel值为37. 57 mV/dec,双层电容值为1. 56 mF/cm²。     

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。     

多层级孔结构氮掺杂硫化镍的电化学制备及高效产氢研究

利用简易方法制备同时具有丰富活性位点和优异本征活性的硫化镍电催化剂以实现高效电解水产氢对于可持续的氢能经济至关重要。利用简单两步电化学沉积法在泡沫镍基底上构建出一种新型的具有多层级孔结构的氮掺杂硫化镍电催化剂(Ni-S-N/Ni/NF)。该Ni-S-N/Ni/NF催化剂不仅拥有大量活性位点并且展现出增强的本征活性，在1 mol·L^-1氢氧化钾电解液中表现出优异的析氢性能，仅需84 mV过电位即可实现10 mA·cm^-2的电流密度。该工作有望为高性能硫化镍催化剂的制备提供有益借鉴。     

三维Ni3S2@NiCo-LDH纳米复合材料合成及其电氧化尿素制氢性能研究

为设计高效、廉价和耐用的催化裂解水制氢电催化剂,合成了Ni₃S₂纳米线@NiCo-LDH纳米复合材料(Ni₃S₂@NiCo-LDH)。结果表明,该复合材料具有大量的活性位点,表现出很好的电催化制氢性能。在含有尿素的KOH电解液中,Ni₃S₂@NiCo-LDH电极材料仅需1.373 V就能达到10 mA/cm²的电流密度。在双电极体系Ni₃S₂@NiCo-LDH//Pt中,电流密度为10 mA/cm²时电压仅为1.463 V。因此,Ni₃S₂@NiCo-LDH纳米复合材料是一种优良的新型催化水解产氢电催化剂。     

金属有机骨架衍生的自支撑Co9S8/Ni3S2纳米片阵列用于高效电催化分解水性能研究

采用简单、可控的阳离子交换法和水热法在导电基底上成功构筑了具有自支撑纳米片阵列结构的Co_9S_8/Ni_3S_2电催化剂,在碱性电解液(1 mol/L KOH)中,采用三电极体系分别研究了Co_9S_8/Ni_3S_2的电催化析氧和析氢性能。在析氧性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取50、100 mA/cm~2的催化电流密度所需要的过电位仅为230、280 mV。而在析氢性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取-100 mA/cm~2的催化析氢电流密度所需的过电位仅为129 mV,同时该催化剂表现出了优异的电催化稳定性,其优异的电催化性能归因于其自支撑纳米片阵列结构,可提供更多的活性位点。     

碳化钼/碳纳米片复合材料的制备及析氢性能研究

为了解决Pt基催化剂成本较高的问题,使用电弧放电和高温碳化两步法制备了一种碳纳米片负载碳化钼纳米颗粒的非贵金属催化剂。通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对催化剂的晶体结构、形貌、碳化钼颗粒尺寸进行了表征分析。结果表明,700℃碳化得到的碳化钼/碳纳米片复合催化剂(Mo_2C/CNS)在酸性电解质溶液中表现出优异的析氢性能。在-10 mA/cm²的电流密度下过电位为-221 mV,塔菲尔(Tafel)斜率为68.1 mV/dec,并且1 000圈CV扫描后过电位没有明显下降,显示出优异的稳定性。     

NiCuP负载泡沫铜催化剂的制备及性能研究

氢气作为新能源被广泛利用，电解水制氢是未来氢能源利用最具潜力的手段，因此开发具有低过电位、高活性和稳定性的电催化剂来提升电解水体系的转化效率是制备氢能的关键。采用水热法制备NiCuP负载泡沫铜催化剂，通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电化学工作站对复合催化剂进行物相结构、微观形貌及电化学催化性能表征。结果表明：在140℃，水热合成18 h制备出晶粒分布均匀的三维树枝状催化剂，催化剂主要由晶态金属镍、晶态Ni₂P、晶态Cu₃P构成。对NiCuP负载泡沫铜电极进行电化学分析，当电流密度为10 mA·cm^-2时NiCuP负载泡沫铜电极的过电位为144 mV；在电流密度为100 mA·cm^-2时NiCuP负载泡沫铜电极的过电位为254 mV，均比空白电极低，表明NiCuP基催化剂具有一定的催化活性。三维树枝状形貌NiCuP负载泡沫铜复合催化剂的形成增加了活性位点数，大大提高了析氢效率。     

自牺牲模板法制备氮掺杂碳化钼/碳析氢电催化剂

采用g-C3N4为自牺牲模板和氮源,葡萄糖为碳源,钼酸铵为钼源,制备具有二维纳米结构的氮掺杂碳化钼修饰碳纳米片(N-Mo₂C/C),并评价其电催化析氢性能。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、拉曼(Raman)等测试手段对N-Mo₂C/C的组成、形貌及结构进行分析。结果表明,氮掺杂的Mo₂C纳米颗粒均匀分散在二维碳纳米片上,粒径主要分布在3～5 nm。利用电化学工作站测试N-Mo₂C/C的电催化析氢性能,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度为10 mA/cm²时其对应的过电势为185 mV,Tafel斜率为69 mV/dec,经20 h循环可维持稳定的析氢电势。     

固体聚合物电解水制氢性能衰减分析

以阳极催化剂（IrO₂）、阴极催化剂（Pt/C）含量、阴极Nafion质量分数和阳极Nafion质量分数为考察的因素,进行了四因素三水平的正交试验,以电解槽电解电压在2V时的电流密度为衡量标准,确定了配置催化剂浆料的最优配比为：阳极催化剂IrO₂担载量2.0mg/cm²,阴极催化剂Pt担载量1.0mg/cm²,阳极催化剂浆料中Nafion质量分数20%,阴极催化剂浆料中Nafion质量分数25%。使用最优配比配制催化剂后制备膜电极,对该膜电极进行极化曲线测试、产氢量计算及稳定性测试,发现运行80h后,膜电极的电解性能下降,在0.6A/cm²时,电解电压从1.78V升高到2.06V。使用交流阻抗分析稳定性测试前后的各部分电阻变化,发现各部分电阻均有增加。扫描电镜发现测试后阴极催化层与膜发生明显剥离。对稳定性测试期间的循环水进行电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测试,发现长时间运行后,水中Ir和Pt的含量增加。     

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。     

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...     

Co2P4O12/NF纳米线阵列的制备与电解水性能研究

以CoCl₂·6H₂O为原料,通过溶剂热法和磷化工艺在泡沫镍表面构建Co₂P₄O₁₂阵列,Co₂P₄O₁₂纳米线直径约200 nm。采用SEM、TEM和XRD进行形貌和晶体学特性表征,并利用三电极体系在碱性环境下测量电化学性能。在析氢过程中,只需要122 mV过电位就能达到10 mA·cm^-2电流密度。析氧过程中,仅需要334 mV的过电位就能达到15 mA·cm^-2电流密度。组装的电解池在15 mA·cm^-2的电流密度下工作40 h后电解槽电压没有发生明显变化,展现出很好的稳定性。Co₂P₄O₁₂/NF是一种有潜力的双功能催化剂。     

MoS2/Y分子筛微生物电解池阴极材料制备及其电化学性能

采用水热法合成了一系列不同比例的MoS₂/Y分子筛复合物,并将其制成碳基复合电解池阴极。线性扫描伏安法（LSV）测试表明,当MoS₂和Y分子筛质量比为5∶2、碳纸负载量为1.5mg/cm²时,阴极催化析氢性能最佳。通过SEM、TEM、XRD、XPS和BET对复合材料进行表征,SEM测试表明MoS₂/Y分子筛为片状和八面体相互交织叠加的云状形貌。BET测试表明其具有排列规整的微孔-介孔多级孔道结构,利于加速H⁺还原和H₂扩散。本文还考察了以MoS₂/Y分子筛作为微生物电解池（MEC）阴极的析氢性能。在MEC运行5个周期的产氢实验中,MoS₂/Y分子筛所产生的平均最大电流密度、氢气产率和产氢量等都高于Pt电极,且具有长期稳定性。因此,MoS₂/Y分子筛是一种适于实际应用的析氢催化剂。     

Pt/MoC的制备及其在电解水析氢反应中的性能

以钼酸铵和氯铂酸为原料,通过原位程序升温碳化过程,合成制备了负载量不同的Pt/MoC催化剂并考察了其在电解水析氢反应（HER）中的催化性能。用XRD、BET、SEM、TEM、XPS对催化剂的微观结构及物理化学性质进行了表征。结果表明,Pt的负载改变了碳化过程碳化钼形成的拓扑结构,Pt负载后的样品更容易形成α-Mo2C相。Pt的负载量对碳化钼催化剂在HER反应中具有显著的影响,1.6Pt/MoC催化剂表现出最优催化效果（过电势ηonset= 108 mV,塔菲尔斜率b = 74 mV/dec）及较低的阻抗（18.77 Ω）,可以与商业Pt/C催化剂相媲美。     

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。     

棒状FeS2/NiS2和FeP/Ni2P材料的合成与催化性能比较

以Fe(NO3)3?9H2O、Ni(NO3)2?6H2O、硫粉或NaH2PO2?H2O为原料,通过两步法合成了FeS2/NiS2、FeP/Ni2P复合材料,通过XRD、SEM和TEM对材料的结构和形貌进行了表征,研究了其析氧催化性能。结果表明,上述催化剂均具有很好的催化性能。在电流密度为10 mA/cm2时,FeP/Ni2P需要较小的过电位（300 mV）,表现出比FeS2/NiS2（300 mV）更好的催化活性。FeP/Ni2P催化剂相应的塔菲尔斜率值（48 mV/dec）也比FeS2/NiS2 (71 mV/dec)的小,表示在析氧反应中FeP/Ni2P催化剂具有更好的催化动力学性能。     

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。     

静电纺丝制备镍铁纳米纤维及其析氧性能

高效的析氧反应（OER）催化剂对于高效的能量储存和转换是必不可少的。本文采用静电纺丝法结合一步煅烧成功制备了镍铁合金/铁酸镍复合纳米纤维（NiFe/NiFe₂O₄），通过调变煅烧气氛、温度、元素比例等条件并结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学等测试手段对材料进行了相关表征与分析。其中电化学测试结果显示，该材料对碱性介质（1mol/L KOH）中析氧反应具有较高的电催化活性，最佳样品在电流密度达到10mA/cm²时所需过电位为380mV，并且在计时电位法测试10h后也表现出极佳的稳定性。     

石墨烯负载钌纳米颗粒用于电催化析氢研究

贵金属Pt作为析氢反应(HER)催化剂具有良好的催化性能,但其稳定性差以及成本高阻碍了其大规模应用。低成本的金属Ru由于具有类Pt的金属-H键特性使其成为Pt的良好替代品。以氧化石墨烯作为负载基底,Ru Cl3溶液作为钌源,通过冷冻干燥技术以及高温还原处理成功获得均匀负载到还原石墨烯(r GO)上的Ru纳米颗粒(Ru/r GO催化剂),其平均粒径仅1.6 nm。在-100 A/m2电流密度下只有55 m V的过电位,性能优于商业Pt/C催化剂。本研究为开发非贵金属HER催化剂提供重要的指导。     

Pt基直接乙醇燃料电池阳极催化剂的性能研究

采用水热法制备了高分散碳载Pt/C和Pt-SnOJC电催化剂.采用XRD、SEM、TEM和激光粒度仪等方法对制得的纳米催化剂进行了表面微观结构分析.采用电化学工作站测试循环伏安曲线(CV)等表征Pt/C和Pt-SnO2/C纳米催化剂电催化活性.测试结果表明,Pt-SnO2/C纳米催化剂的峰电流密度(131.05 mA·cm-2)是Pt/C催化剂的峰电流密度(65.48 mA·cm-2)的2倍;Pt-SnO2/C催化的电化学表面积(108.4 m2·g-1)远高于Pt/C催化剂的电化学表面积(99.14 m2· g-1);Pt-SnO2/C纳米粒子比Pt/C纳米粒子具有更强的抗CO中毒能力和更高的电催化活性.