不同pH值对直接乙醇燃料电池Pt-SnO2/C 电催化性能的影响

采用水热法制备了高分散Pt-SnO2/C电催化剂,对制备工艺进行了最佳优化,考察了不同反应溶液pH值对电催化剂活性的影响。采用XRD、SEM、TEM、比表面积、粒度分析等手段对催化剂进行了结构表征。制备的Pt-SnO2纳米复合颗粒高度分散在活性炭载体表面,其平均粒径约4.5nm。通过循环伏安、计时电流、交流阻抗等技术测试了电极在乙醇体系中的电催化活性。结果表明,随着反应溶液pH值的增加,制备的Pt-SnO2/C催化剂可使乙醇的氧化发生在较低电位。在pH值为9、铂锡原子比为3∶1时,制备的Pt-SnO2/C复合催化剂,可以得到较高的乙醇氧化电催化活性和电化学长期稳定性,氧化峰电流密度高达104.54mA·cm-2。     

喷射裂解法制备碳纳米笼和石墨烯片层及其作为铂催化剂载体的应用

采用喷射裂解法,以羰基铁为催化剂前驱体,吡啶为碳源,通过改变温度或比例(V(羰基铁)∶V(吡啶))制备了不同形貌的碳纳米材料。采用氯化铵热处理法去除碳材料中的铁催化剂,得到具有空心结构的碳纳米笼和石墨烯片层,采用高分辨透射电镜(HRTEM)对载体的形貌特征进行表征。然后将Pt纳米粒子沉积在碳载体上,得到不同的Pt/C催化剂。通过HRTEM、X射线衍射(XRD)和电化学测试对合成催化剂的结构、形貌和电化学性能进行了表征。实验结果表明:制备温度和反应物比例的变化导致产物的结构形貌发生变化;当作为催化剂载体时,其微观结构和石墨化程度对催化剂的催化活性和稳定性有很大的影响。     

还原温度对石墨烯负载Pd颗粒的结构与电催化性能的影响

Pd催化剂对甲酸氧化反应具有出色的电催化性能,适宜的载体有助于改善Pd颗粒的稳定性和分散性,从而使其催化性能得以有效发挥。鉴于此,以硼氢化钠为还原剂,采用化学还原法在不同还原温度(0℃、25℃和50℃)下制备了石墨烯负载Pd颗粒催化剂(Pd/RGO)。采用XRD、Raman、XPS、TGA、TEM和BET等测试方法对该催化剂材料的微观形貌和结构进行了表征,利用循环伏安法和计时电流法测试了催化剂对甲酸氧化反应的电催化性能,着重分析了制备过程中还原温度对催化剂材料结构与电催化性能的影响。结果表明,当还原温度为0℃时,Pd/RGO的比表面积最大,达到261 m~2·g~(-1),Pd颗粒粒径最小,约为4. 16 nm;并且Pd/RGO具有最大的电化学活性面积(3. 02 cm~2),其氧化峰电流密度最高可达1 820 m A·mg~(-1)Pd。     

表面处理对碳纤维基β-PbO_2电极性能的影响

对碳纤维布进行表面处理,采用电沉积法制备碳纤维基β-PbO_2电极材料,并对碳纤维基β-PbO_2电极材料的导电性能、电化学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:通过表面处理,能够显著改善碳纤维的表面粗糙度和化学活性。热空气氧化温度为400℃时,碳纤维表面的化学活性最高;热空气氧化和液相氧化双重氧化发现,碳纤维表面的化学活性进一步提高,表面的沟槽和凹坑更为明显,经此表面处理条件后制备的碳纤维电极界面电阻率最低为6.19×10^-5Ω·m,导电性能和电化学性能最好,耐腐蚀性能最强,腐蚀速率仅为1.44×10^-3g·cm^-2·h^-1,由此说明,不同表面处理条件能够极大地影响碳纤维电极材料界面结合性能,从而影响碳纤维基β-PbO_2电极材料的导电性能、电化学性能和耐腐蚀性能。     

二次烧结气氛对La0.7Sr0.3MnO3氧还原催化活性的影响

采用溶胶一凝胶法结合二次高温烧结技术,制备了锰系钙钛矿催化剂.利用XRD和EDS对催化剂的物相与元素组成进行了分析,并利用电化学分析方法研究了催化剂的氧还原催化性能.XRD与EDS结果表明,N2气氛二次烧结不改变La0.7Sr0.3-MnO3物相组成,但NH3气氛二次烧结会造成Lao.7 Sr0.3MnO3分解.电化学结果表明,N2气氛二次烧结催化剂的氧还原催化活性高于NH3气氛二次烧结催化剂,其氧还原起始电势与极限电流分别为0.028 V(vs.Hg/HgO)和2.181 mA.cm-2(2 000 r/min).     

掺氮石墨烯的制备及其ORR催化性能的研究

由于掺氮石墨烯具有优异的电化学性能,受到研究者的关注,然而在石墨烯掺氮的方法中大部分（热解法、烧结法）需要过高的温度（500-900℃）和较长的反应时间（2-3 h）[1-3]。采用微波等离子体对氧化石墨进行还原改性制备掺氮石墨烯,在低功率条件下反应时间只需20 min就得到了催化活性良好的掺氮石墨烯。掺氮石墨烯的表征技术主要包括Raman和TEM,并使用电化学工作站对掺氮石墨烯进行ORR催化性能评估。     

铜基底预处理对CVD法生长石墨烯薄膜的影响

化学气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯的有效方法, 其中金属催化剂的性能直接关系到所制备的石墨烯材料的品质, 因此需对金属催化剂进行表面预处理。本文研究了不同的预处理工艺对常用的铜基底催化剂表面状态的影响, 提出了钝化膏酸洗和电化学抛光协同处理的有效方法, 并对电化学抛光工艺参数(抛光电压、时间)以及铜基底退火工艺(退火温度、时间)等进行了系统研究。研究表明: 电化学抛光电压过高、抛光时间过长容易导致过度抛光, 合适的抛光电压和抛光时间分别为8 V和8 min。退火温度和时间对铜催化剂表面晶粒形态影响较大, 经1000 ℃退火处理30 min后, 铜箔表面晶粒尺寸更大, 分布更均匀。此外, 对CVD法生长制备的石墨烯样品进行表征, 电镜图片和拉曼光谱显示, 获得的石墨烯薄膜的层数较少, 且结构缺陷较少。     

石墨烯/聚酰亚胺复合石墨纤维的结构与性能

采用干湿法纺丝工艺制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合纤维,然后将复合纤维进行炭化和石墨化处理得到石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维及石墨纤维。对复合碳纤维进行热重分析、Raman、力学性能、传导性能、形貌等测试分析。结果表明,氧化石墨烯添加量为0.3%(质量分数,下同)的复合纤维的耐热性能最佳;氧化石墨烯的加入,使石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维的力学性能和传导性能明显提高,石墨化程度增加。当复合碳纤维2800℃石墨化后,氧化石墨烯含量增加到2.0%时,复合石墨纤维的热导率达到435.57 W·m-1·K-1,结构更加致密。     

二次烧结气氛对La0.7Sr0.3MnO3氧还原催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法结合二次高温烧结技术,制备了锰系钙钛矿催化剂。利用XRD和EDS对催化剂的物相与元素组成进行了分析,并利用电化学分析方法研究了催化剂的氧还原催化性能。XRD与EDS结果表明,N_2气氛二次烧结不改变La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3物相组成,但NH3气氛二次烧结会造成La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3分解。电化学结果表明,N_2气氛二次烧结催化剂的氧还原催化活性高于NH3气氛二次烧结催化剂,其氧还原起始电势与极限电流分别为0.028V(vs.Hg/HgO)和2.181mA·cm~(-2)(2 000r/min)。     

电解阳极催化剂用介孔Sb、Co掺杂SnO2载体的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,水热法制备介孔SnO2载体,以Adams法制备40％lrO2(质量分数)负载型催化剂,采用BET、XPS、XRD、TEM等手段对载体及催化剂结构与性能进行表征与分析;然后用Sb、Co掺杂SnO2载体并合成催化剂,探究其对载体及催化剂结构与性能的影响.结果表明:当水热反应时间为24 h时,获得的载体最有利于催化剂负载,并获得最优性能.掺杂有效改善了SnO2质子传递,当Sb掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能不断增高,Sb掺杂量为20％(摩尔分数,下同)时,催化剂获得最好电化学性能;而当Co掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能降低,Co掺杂量为5％时,催化剂获得最好性能,其电化学活性面积最大时,伏安电荷量Q?为1478 mC·(cm2·mg)-1.最后对不同掺杂元素单电池进行测试,Co掺杂的SnO2对lrO2单电池性能提升最大,在1.0 A/cm2测试条件下析氧过电位为1.884 V.研究发现掺杂后催化剂性能与掺杂离子的价态及尺寸有直接关系,离子价态差越大,催化性能越高.Sb离子尺寸高于Sn4+,性能随掺杂量增大而提高;Co离子尺寸低于Sn4+,性能随掺杂量增大而降低.     

Fe_2O_3/煤基石墨烯纳米复合材料制备及其电化学性能研究

以自然界富产煤炭为原料,通过高温处理、化学氧化及等离子体技术制备了煤基石墨烯,并进一步通过水热合成法将Fe2O3负载在所制石墨烯表面,成功制备了不同质量比的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料。采用SEM、TEM等技术手段,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的结构特征;采用电化学工作站和锂电池系统,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的电化学特征。实验结果表明:质量比为50%的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的各项电化学性能最佳。     

MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

以纯化的太西无烟煤粉为原料,采用催化石墨化及改良Hummers氧化技术制备煤基氧化石墨烯前驱体,将该前驱体与MnO_2进行原位复合并利用等离子体技术还原制备MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对煤基石墨烯及其复合材料进行表征,采用循环伏安法及恒流充放电法测试MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的电化学性能。结果表明,与煤基石墨烯相比,MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的比电容有显著提升,在1A/g电流密度下可达281.8 F/g,是煤基石墨烯比电容的3.48倍。     

碳纤维增强TiC复合材料的制备与高温强度

采用热压烧结工艺制备了碳纤维增强 Ti C复合材料 (2 0 vol%碳纤维 ) ,研究了热压烧结温度对力学性能的影响和碳纤维对复合材料高温强度的增强作用。结果表明 :采用球磨湿混工艺将易于团聚的短碳纤维均匀地分散在 Ti C基体中 ,Cf/ Ti C复合材料最佳热压烧结温度为 2 10 0℃ ,Cf/ Ti C复合材料的室温抗弯强度为 5 93MPa,断裂韧性为 6 .87MPa· m1 / 2 ,140 0℃时的高温抗弯强度为 439MPa。定量分析了碳纤维对复合材料的增强和增韧效果     

大面积石墨烯薄膜的电沉积制备与性能调控研究

首先采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)分子膜,然后通过电泳沉积(EPD)技术在Cu箔上电化学沉积了氧化石墨烯膜(EPD-GO),最后导入氢气气氛(800℃)下退火还原,得到大面积导电石墨烯薄膜(TRGE)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、四探针测试仪和电化学工作站分别研究了各阶段产物的物相、形貌、谱学、导电性和电容性能,证明了所制备的石墨烯薄膜具有良好的机械柔韧性和导电性能;同时,还对石墨烯薄膜的成膜及导电性能优化机理进行了探讨。     

石墨烯基柔性一维电极材料的的制备与性能研究

在储能电子设备中,具有高柔韧性和导电性的石墨烯基电极材料在超级电容器中展现了极大的应用前景。研究采用Hummers方法制备氧化石墨烯(GO),再湿法纺丝技术制备GO纤维。进一步研究还原条件对纤维结构及性能的影响。研究发现,在90℃水合肼蒸气还原条件下,随着还原时间增加,还原越完全;但是还原时间过长,纤维的结构会出现损坏,电化学性能会有所下降。为进一步提高石墨烯纤维的电化学性能,在纤维表面和内部原位沉积聚合物-聚苯胺(PANI),制得了比电容可达到46.11 F/cm~3的石墨烯基复合纤维电极。     

多孔γ-Al2O3金属基整体式催化剂载体的制备与表征

为制备性能优异的非涂覆整体式催化剂载体,通过电化学抛光、阳极氧化法、水合热反应和焙烧制备了工业纯铝基γ-Al2O3整体式催化剂载体,利用掠入射XRD、EDS、BET对多孔γ-Al2O3薄膜进行了晶型、比表面积的评价,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜对抛光表面和多孔γ-Al2O3形貌进行了分析和膜厚测量。以高氯酸和无水乙醇的混合溶液作为电解液,电化学抛光了工业纯铝表面。在此基础上进行一次阳极氧化和水合焙烧,工艺条件为电压25 V、电解液为0.3 mol/L硫酸、反应温度15℃、反应时间4.0 h、阴阳极间距4 cm、搅拌速率中速,水合温度95℃、水合时间1.5 h,焙烧温度550℃、焙烧时间4 h。所制备的多孔γ-Al2O3整体式催化剂载体的比表面积高达214.86 m2/g,孔径分布均匀。通过正交试验确定了最佳电压、电解液浓度、反应时间和温度,有效避免了金属基“烧穿”现象,所制备的多孔γ-Al2O3薄膜比表面积高,并克服了传统整体式催化剂载体涂层和活性组分易从载体上脱落的缺点。     

尿素改性碳纤维电场电极制备及电化学性能研究

以尿素为氮源,对碳纤维表面进行改性,制备了一种新型海洋电极,并测试了其电化学性能和电场响应性能。结果表明,碳纤维表面的含氧和含氮基团对其电化学性能具有显著的影响,与尿素反应并在450℃条件下热处理的碳纤维具有最低的内阻和最大的比电容。电化学性能的变化也直接影响碳纤维电极对的电场性能,450℃条件下热处理的碳纤维电极也具有最佳的电场性能:电极对极差稳定性降到0.1 m V/24 h左右,自噪声为2.2 n V/rt Hz@1Hz,电极对能较好地响应出1 m Hz、1 m V电场信号。     

石墨烯含量对铝空气电池正极电化学性能影响

以氧化还原法制备石墨烯,通过水合肼还原得石墨烯,通过共沉淀法制备石墨烯/MnO_2复合材料,将所得的复合材料进行SEM和XRD分析,通过电化学性能测试及在铝空气电池中的应用,得出的不同石墨烯含量的石墨烯/二氧化锰的电化学性能,发现含石墨烯50%的GN/MnO_2的复合材料的效果最佳,在20,40,60,80,100和120mA/cm~2的电流密度下放电平台为1.25,1.06,0.95,0.87,0.80和0.76V。     

浓硝酸氧化碳纤维制备海洋电场探测电极

通过浓硝酸氧化法制备了碳纤维海洋电场探测电极,借助SEM、FTIR和TGA研究比较了不同氧化时间对碳纤维电极的影响,对极差稳定性、线性极化性能、电化学交流阻抗性能以及自噪声性能进行了表征与评估,确定优化的工艺条件。结果表明,在110℃的条件下,氧化4 h制备的碳纤维电极的电化学性能最佳。     

石墨烯负载Fe_2O_3纳米复合材料及储能性能研究

针对锂离子电池体系,以提高负极材料可逆充放电容量为目的,制备了Fe2O3-石墨烯纳米复合材料,并利用XRD、SEM对其结构和形貌进行了表征分析,通过恒流充放电测试对其电化学性能进行系统研究。采用水热法成功制备了二元的Fe2O3-石墨烯纳米复合材料,纳米Fe2O3分布较为均匀,形貌多为菱形块状或类球状多面体,且与石墨烯片相互交叠,有效抑制了双方的团聚,形成了有利于储锂的堆砌结构。电化学性能测试表明,Fe2O3-石墨烯纳米复合材料的储锂性能大大优于石墨烯和纳米Fe2O3,30次循环后,可逆容量仍高达1 252mAh/g,循环性能优异;随着石墨烯加入量的增大,Fe2O3-石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。