NiCo2O4/Ru复合催化剂的制备及锌空电池的应用

以六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）为镍源、六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）为钴源、尿素为沉淀剂,采用水热法制备NiCo₂O₄纳米棒,然后浸渍还原RuCl₃,得到了NiCo₂O₄/Ru复合催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试技术,对复合催化剂的物相、形貌进行了表征。通过线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学测试手段,对催化剂的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化性能进行了研究。将NiCo₂O₄/Ru复合催化剂作为正极组装锌空电池,使用蓝电电池测试仪评价了其开路电压、充放电性能和循环稳定性等指标。结果表明,NiCo₂O₄/Ru复合催化剂在电流密度为10.0 mA/cm²时,析氧过电位为420 mV,氧还原半波电位为0.77 V,且具有较高的ORR/OER双功能催化活性;由NiCo₂O₄/Ru复合催化剂组装的锌空电池开路电压为1.37 V,峰值功率密度为143 mW/cm²,且能稳定循环50 h。     

NiMoN催化电极材料的制备及其电解海水制氢性能

以四水合钼酸铵为钼源、六水合硝酸镍为镍源，采用水热法在泡沫镍基底上制备前驱体NiMoO₄纳米棒阵列，然后通过热氮化法得到具有棒状阵列结构的NiMoN催化电极材料(简称NiMoN)。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对NiMoN的物相结构和表面形貌进行表征；通过线性扫描伏安法、塔菲尔斜率、电化学阻抗谱等电化学测试手段，对NiMoN的半反应析氧(OER)、析氢(HER)以及全解水性能进行测试。结果表明，在碱性淡水和碱性模拟海水电解液中，NiMoN均显示了突出的OER活性，产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要293、340mV的过电位；NiMoN-9具有较好的HER活性，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要361、400mV的过电位；NiMoN-9具有良好的全解水性能，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度所需电压分别为2.016、2.032 V，且可稳定运行55 h以上。     

阳离子取代对尖晶石型硫化物储能性能的影响

非对称超级电容器具有快速充放电、高功率密度和长期循环稳定等特点，电极材料的性质对其性能起到决定性作用，利用阳离子取代是调节电极材料结构、性质和优化储能性能的有效方法。通过控制尖晶石型硫化物中的阳离子组成，采用水热法在泡沫镍基底表面制备了MCo₂S₄（M代表Co、Ni或Cu）纳米片阵列。由于金属离子半径和电负性差异，向Co₃S₄中引入Ni²⁺或Cu²⁺形成NiCo₂S₄或CuCo₂S₄，会诱导其晶格结构发生应变，从而提升金属位点的反应活性。相比于Co₃S₄，NiCo₂S₄的电荷转移电阻和离子扩散电阻分别下降了48.6%和28.7%，获得了良好的电化学性能。当电流密度为1 A/g时，NiCo₂S₄的比容量为1 128.8 F/g；当电流密度为10 A/g时，比容量保持率为59.8%；经过8 000次循环后仍保持60.2%的初始比容量。     

基于MXene气凝胶的微型超级电容器

刻蚀Ti₃AlC₂ MAX相陶瓷粉末得到单层和少层的Ti₃C₂T_x MXene纳米片,通过低温（-50 ℃）冷冻干燥,制备了具有多孔结构的Ti₃C₂T_x气凝胶（Ti₃C₂T_x aerogel）。利用光刻胶技术,在滤纸上刻出叉指状电极阵列,然后以Ti₃C₂T_x气凝胶为电极活性物质构建了全固态微型超级电容器（mSC）。电化学测试表明,当电流密度为0.5 mA/cm²时,基于Ti₃C₂T_x气凝胶的微型超级电容器的面积电容达到77.90 mF/cm²,是相同条件下纯Ti₃C₂T_x MXene微型超级电容器的4.17倍。功率密度和能量密度分别为0.29 W/cm3和9.89 （mW·h）/cm³,循环1 000次电容保持率为91.6%。因此,该高性能的微型超级电容器在柔性微电子器件中显示出巨大的应用潜力。     

低碱比H2O2的电化学合成

采用线性扫描伏安法和恒电流电解技术探讨了分隔式电解槽中以自制的石墨/聚四乙烯气体扩散电极（GDE）合成低碱比H₂O₂溶液的方法,着重考察了pH值、催化剂（2-乙基蒽醌）载量、电流密度及电解液温度等对H₂O₂电合成效率的影响.结果表明:当温度低于35℃时,在分隔式电解槽中以pH=12的2.5%Na₂SO₄溶液为阴极液、2-乙基蒽醌载量为1 mg/cm²的GDE为阴极,控制电流密度为750 A/m²条件下,经8 h电解可以制得低碱比（0.23）的H₂O₂溶液,其中H₂O₂浓度达0.45 mol/L.18 d的连续电解试验初步表明该体系具有较高的电流效率（约83%）和良好的稳定性,从而为电Fenton和光电Fenton法在废水处理领域的实用应用奠定了良好的基础.     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li₂CO₃ 和TiO₂ 为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li₄Ti₅O₁₂锂离子电池负极材 料,利用XRD、SEM 和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。系统考察了热处理 温度对Li₄Ti₅O₁₂负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li₄Ti₅O₁₂电化学性能的影响。在 1.0~2.2V(vs.Li/Li ⁺ )范围内,以0.1mA/cm² 的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li₄Ti₅O₁₂负极材料进行了恒 电流充放电测试。其首次放电比容量为167mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较 大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

Ti4O7泡沫电极去除水中氧氟沙星的效能分析

针对电化学氧化水处理技术中存在的电极材料活性低及反应过程传质速率慢的问题,采用高活性Ti₄O₇泡沫电极为阳极构建Flow-through模式下的电化学氧化反应器,用于去除典型氟喹诺酮类抗生素——氧氟沙星(OFL).探究不同流通模式、膜通量、电流密度和初始pH值对OFL降解效果的影响,并探明其降解机制.结果表明：在Flow-through模式下膜通量为3.17 mL/(cm²·min),电流密度为7.5 mA/cm²;初始pH为3时,反应120 min后OFL去除率最高达97.66%,处理后OFL剩余抗菌活性消失,体系中参与反应的主要活性物为·OH和SO^-₄·.     

醇相光引发RAFT分散聚合制备全丙烯酸酯二嵌段共聚物纳米材料

在40℃反应条件下,以聚丙烯酸羟乙酯（PHEA）为大分子RAFT试剂,丙烯酸异冰片酯（IBOA）为聚合单体,在乙醇/水混合溶剂中,通过光引发RAFT分散聚合制备全丙烯酸酯（PHEA₂₅-PIBOA_n）嵌段共聚物纳米材料.反应在可见光（λ_max=405 nm,0.4 mW/cm²）照射下,30 min内达到很高的单体转化率（≥95%）.聚合反应动力学结果表明反应主要分为两个阶段,凝胶渗透色谱结果表明聚合过程体现出良好的可控性.探究了嵌段共聚物纳米材料的形貌变化,成功得到了球形和囊泡结构形貌.     

Al2O3原位修饰Al集流体促进钠均匀沉积/剥离

钠金属电池因其高理论比容量和低成本被认为是最具发展前景的大规模储能电池之一。然而,钠金属的高反应活性,易导致固体电解质界面膜不稳定、钠不均匀沉积、枝晶生长等问题。为此,本文采用简单的一步煅烧法制备了一种Al₂O₃原位修饰的Al箔集流体(Al@Al₂O₃),促进钠均匀沉积/剥离。在充放电过程中,A1₂O₃被钠化形成一层高离子电导率的Na-Al-O膜,其不仅能稳定电极/电解液界面,还能调节集流体表面的成核行为,降低成核能垒、提高离子传质动力学,实现无枝晶均匀沉积和长循环寿命。结果表明,在3 mA·cm^-2电流密度和3 mAh·cm^-2面容量下,Al@Al₂O₃能以99.6%的平均库伦效率使钠稳定沉积/剥离50次;在1 mA·cm^-2电流密度和1 mAh·cm^-2面容量条件下,Na-Al@Al₂O_3<...     

Co-MoP/MoS2/Cu的制备及其电催化析氢性能

通过水热法在泡沫铜基体上生长MoS₂前驱体,并在合成过程中通过Co的加入,优化催化剂表面形貌。Co-MoP/MoS₂/Cu为无定形态,催化剂纳米颗粒呈球形,表面具有密集的刺状突起。通过一系列表征手段,证明了Co的加入能有效改善MoP/MoS₂/Cu的表面形貌,增加催化剂的比表面积,有利于催化剂与电解液的充分接触,提高催化剂的催化活性。电化学测试表明,在电流密度为10 mA·cm^-2时,过电位为60 mV,具有良好的电催化析氢活性。在大电流密度下具有良好的稳定性,在300 mA·cm^-2的电流密度下连续工作24 h后,性能无明显下降,能更好地满足工业化的要求。     

CuCr2O4催化剂形貌特征与其SCR脱硝性能的关系

分别制备形貌为多面体状、颗粒状、球状的尖晶石型CuCr₂O₄催化剂,测试对比不同形貌CuCr₂O₄催化剂的SCR脱硝性能. 结果表明,多面体状CuCr₂O₄的催化活性最好,且在157 ℃时脱硝效率达到50%,在225~320 ℃脱硝效率超过99%,具有良好的抗硫、抗水性能. 脱硝活性由大到小依次为多面体状CuCr₂O₄、颗粒状CuCr₂O₄、球状CuCr₂O₄. 采用表征技术分析微观形貌对CuCr₂O₄脱硝性能的影响. N₂吸附-脱附结果显示,多面体状CuCr₂O₄具有最大的比表面积(25.5 m²/g)和最大的孔容积(0.154 cm³/g);X射线光电子能谱(XPS)结果显示,多面体状CuCr₂O₄相较于其他形貌拥有更高比例的表面活性氧(49.5%)和Cu⁺(16.2%);NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)结果显示,多面体状CuCr₂O₄拥有最高表面酸浓度(0.12 mmol/g)及酸强度;H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果显示,多面体状CuCr₂O₄表面活性物种最易还原且数量最多(3.69 mmol/g),使得SCR反应在低温段更易进行. 多面体状CuCr₂O₄的高表面酸性与氧化还原性,使其具有良好的脱硝性能.     

石墨烯化石墨/聚苯胺电极的制备及电容特性

通过电解剥落得到的表面石墨烯化的石墨电极(graphene layers/graphite plate, GL/GP)为基底,在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)制备了表面石墨烯化的石墨/聚苯胺(graphene layers/graphite plate/polyaniline, GL/GP/PANI)电极,并探究聚合圈数对GL/GP/PANI电极比电容的影响。利用场发射扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对电极材料的形貌进行表征。在0.5 M H₂SO₄电解液中,对合成的电极材料进行循环伏安、恒电流充放电(chronopotentiometry, CP)和电化学稳定性测试。结果表明,在表面石墨烯化的石墨电极上合成的PANI具有棒状结构,电流密度为0.085 mA/cm²时, GL/GP/PANI电容器的比电容可达1 042.8 F/g。提供了一种新的超级电容材料基底电极的构建方式。     

SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉的合成及表征

为了提高SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光材料的发光强度和余辉时间,采用高温固相法合成了SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对产物的化学成份、结构、微观形貌和发光特性进行了分析.结果表明,SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉的最佳煅烧温度为1 500℃,最佳煅烧时间为3 h.当Eu_2O_3的质量分数为2%时,Sr Al2O4∶Eu2+荧光粉的发光强度最大;当Eu_2O_3的质量分数为1.5%时,SrAl_2O_4∶Eu~(2+)荧光粉的余辉性能最好;当Eu_2O_3的质量分数为2%、Dy_2O_3的质量分数为4%时,SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉的发光强度和余辉性能最好.     

NiMoP/C复合材料的制备及其电催化析氢性能

以四水合钼酸铵[(NH4)6Mo7O24?4H2O]为钼源、六水合硝酸镍[Ni(NO3)2?6H2O]为镍源、H3PO4为磷源,采用溶液凝胶法制备前驱体,然后通过化学气相沉积法制备了块状NiMoP/C复合材料.采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman和N2-等温吸附脱附等测试技术,对NiMoP/C复合材料的物理化...     

Bi2S3-MoS2/石墨烯复合材料的合成及电化学储锂性能

为了研发高性能的锂离子电池负极材料,采用水热法合成了Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯复合材料,利用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、热重分析（TGA）和X-射线光电子能谱（XPS）对复合材料进行表征,讨论复合材料的微观结构对电化学储锂性能的影响. 特别是,当Bi与Mo的物质的量之比为1∶4时,Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯的电化学储锂可逆比容量可以达到1 140 mA·h/g,并具有稳定的循环性能. 当充放电电流密度为1 000 mA/g时,其高倍率特性为886 mA·h/g. Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯复合材料优异的电化学储锂性能主要由于MoS₂具有更少的层数和较多的边缘以及Bi₂S₃纳米粒子具有更均匀的粒径,并能很好地分散在石墨烯表面,增强了复合材料容纳锂离子的能力,改善了储锂电极过程的动力学性能.     

基于铁基钙钛矿制备原位析出型SOFC复合阳极

使用微量的Ni替换La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ(LSFM)中高价态的Mo离子,通过破坏其还原气氛下的稳定性,在阳极还原气氛下电极表面原位析出Fe-Ni合金纳米颗粒,从而制备出高催化性能的复合阳极催化剂,并对其作为SOFC阳极的性能进行电化学表征.实验结果显示,La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.0...     

La3+掺杂BaAl2Si2O8陶瓷的结构及微波介电性能

采用传统固相反应合成Ba_1-xLa_xAl₂Si₂O₈(x=0, 0.005, 0.01, 0.015, 0.02),探讨不同La³⁺取代量对Ba_1-xLa_xAl₂Si₂O₈(BAS)陶瓷晶体结构和微波介电性能的影响,根据第一性原理计算讨论离子的取代位置,比较不同位置的形成能。结果表明：La³⁺最有可能取代Ba²⁺;La³⁺能有效地促进六方相向单斜相的转变,当x=0.02时,转化率达到98.71%,提高了品质因数(Q×f值)和谐振频率温度系数(τ_f);烧结温度1400 ℃、x =0.01时Ba_0.99La_0.01Al₂Si₂O₈陶瓷表现出最佳介电性能,Q×f为25674 GHz,密度ρ为3.30 g/cm³,介电常数ε_r为6.938,谐振频率温度系数τ_f 为−42.79×10^–6/ ℃。