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Recent developments in metal phosphide and sulfide electrocatalysts for oxygen evolution reaction 被引量:24
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作者 Lishan Peng Syed Shoaib Ahmad Shah Zidong Wei 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1575-1593,共19页
Oxygen evolution reaction(OER),as an important half‐reaction involved in water splitting,has been intensely studied since the last century.Transition metal phosphide and sulfide‐based compounds have attracted increa... Oxygen evolution reaction(OER),as an important half‐reaction involved in water splitting,has been intensely studied since the last century.Transition metal phosphide and sulfide‐based compounds have attracted increasing attention as active OER catalysts due to their excellent physical and chemical characters,and massive efforts have been devoted to improving the phosphide and sulfide‐based materials with better activity and stability in recent years.In this review,the recent progress on phosphide and sulfide‐based OER electrocatalysts in terms of chemical properties,synthetic methodologies,catalytic performances evaluation and improvement strategy is reviewed.The most accepted reaction pathways as well as the thermodynamics and electrochemistry of the OER are firstly introduced in brief,followed by a summary of the recent research and optimization strategy of phosphide and sulfide‐based OER electrocatalysts.Finally,some mechanistic studies of the active phase of phosphide and sulfide‐based compounds are discussed to give insight into the nature of active catalytic sites.It is expected to indicate guidance for further improving the performances of phosphide and sulfide‐based OER electrocatalysts. 展开更多
关键词 Oxygen evolution reaction ELECTROCATALYSIS Metal phosphide Metal sulfide In situ oxidation Active component
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Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极的制备及其析氧电催化性能研究 被引量:22
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作者 李保松 林安 甘复兴 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期245-249,共5页
通过热氧化技术在500℃条件下制备了一系列Ti/IrO2-Ta2O5阳极。采用线性扫描和循环伏安技术分析了不同铱钽比阳极涂层的析氧电流、电位和伏安电荷的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)技术研究了Ti/IrO2-Ta2O5阳极的表面形... 通过热氧化技术在500℃条件下制备了一系列Ti/IrO2-Ta2O5阳极。采用线性扫描和循环伏安技术分析了不同铱钽比阳极涂层的析氧电流、电位和伏安电荷的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)技术研究了Ti/IrO2-Ta2O5阳极的表面形貌、组成、结构对析氧电催化性能的影响。研究表明,在IrO2-Ta2O5涂层中,铱钽由于存在一定的互溶度而形成固溶体结构,铱钽互溶度与涂层中铱钽比有关且影响IrO2晶胞的大小。随着涂层组元IrO2含量的增加,涂层表面细小的IrO2晶体聚集体增多,析氧电催化活性增强;但当IrO2含量过多时,涂层附着力的下降和机械强度的降低对析氧电催化性能产生负面影响。IrO2-Ta2O5涂层的活性表面积不仅取决于活性组元IrO2的含量,还与涂层的结构有关,适宜的铱钽比才具有最大的催化活性。其原因可能在于涂层中加入的适量惰性元素钽与IrO2晶胞形成部分固溶体结构,增强了涂层附着力与机械强度,同时形成了多裂纹的网状表面结构,增加了涂层活性表面积,提高了电极的析氧电催化活性与电解稳定性。 展开更多
关键词 IrO2-Ta2O5 化物涂层电极 反应 电催化
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非贵金属电催化析氧催化剂的最新进展 被引量:17
3
作者 赵丹丹 张楠 +2 位作者 卜令正 邵琪 黄小青 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期455-465,共11页
氢气具有环境友好、含量丰富、高能量密度等特点,是一种可以替代化石能源的绿色环保可再生能源.电解水是制备氢气最有效途径之一.但在电解水过程中,动力学过程非常缓慢,过电位较大的阳极析氧半反应严重限制了阴极析氢反应效率.因此,研... 氢气具有环境友好、含量丰富、高能量密度等特点,是一种可以替代化石能源的绿色环保可再生能源.电解水是制备氢气最有效途径之一.但在电解水过程中,动力学过程非常缓慢,过电位较大的阳极析氧半反应严重限制了阴极析氢反应效率.因此,研究高效、稳定和低成本的催化剂来降低析氧反应的过电位,从而提高析氢反应效率受到了广泛关注.基于非贵金属催化剂本身特性及其在高浓度OH^-条件下具有较高OER催化活性等原因,本文首先简要介绍碱性条件下析氧反应机理及其性能的评价方法,然后重点讨论非贵金属电催化析氧催化剂的最新研究进展.最后对如何深入研究催化机理、设计高效、双功能及新型非贵金属电催化析氧催化剂进行了展望. 展开更多
关键词 非贵金属 纳米材料 电催化 反应
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Iridium‐containing water‐oxidation catalysts in acidic electrolyte 被引量:17
4
作者 Yipu Liu Xiao Liang +4 位作者 Hui Chen Ruiqin Gao Lei Shi Lan Yang Xiaoxin Zou 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期1054-1077,共24页
With the goal of constructing a carbon‐free energy cycle,proton‐exchange membrane(PEM)water electrolysis is a promising technology that can be integrated effectively with renewable energy resources to produce high‐... With the goal of constructing a carbon‐free energy cycle,proton‐exchange membrane(PEM)water electrolysis is a promising technology that can be integrated effectively with renewable energy resources to produce high‐purity hydrogen.IrO2,as a commercial electrocatalyst for the anode side of a PEM water electrolyzer,can both overcome the high corrosion conditions and exhibit efficient catalytic performance.However,the high consumption of Ir species cannot meet the sustainable development and economic requirements of this technology.Accordingly,it is necessary to understand the OER catalytic mechanisms for Ir species,further designing new types of low‐iridium catalysts with high activity and stability to replace IrO2.In this review,we first summarize the related catalytic mechanisms of the acidic oxygen evolution reaction(OER),and then provide general methods for measuring the catalytic performance of materials.Second,we present the structural evolution results of crystalline IrO2 and amorphous IrOx using in situ characterization techniques under catalytic conditions to understand the common catalytic characteristics of the materials and the possible factors affecting the structural evolution characteristics.Furthermore,we focus on three types of common low‐iridium catalysts,including heteroatom‐doped IrO2(IrOx)‐based catalysts,perovskite‐type iridium‐based catalysts,and pyrochlore‐type iridium‐based catalysts,and try to correlate the structural features with the intrinsic catalytic performance of materials.Finally,at the end of the review,we present the unresolved problems and challenges in this field in an attempt to develop effective strategies to further balance the catalytic activity and stability of materials under acidic OER catalytic conditions. 展开更多
关键词 ELECTROCATALYSIS Oxygen evolution reaction Water splitting IRIDIUM Proton exchange membrane ELECTROLYZER
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层状双金属氢氧化物/石墨烯复合材料及其在电化学能量存储与转换中的应用 被引量:15
5
作者 王海燕 石高全 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第1期22-35,共14页
高效的电化学能量存储与转换功能材料及其器件近年来受到了人们的广泛关注。层状双金属氢氧化物/石墨烯(LDH/G)复合物就是一类重要的能源材料。它们兼具LDH和石墨烯的优异的物理、化学性能,同时克服了LDH导电性差和石墨烯片易于团聚的问... 高效的电化学能量存储与转换功能材料及其器件近年来受到了人们的广泛关注。层状双金属氢氧化物/石墨烯(LDH/G)复合物就是一类重要的能源材料。它们兼具LDH和石墨烯的优异的物理、化学性能,同时克服了LDH导电性差和石墨烯片易于团聚的问题;在超级电容器和电化学催化分解水等方面具有广泛应用。本文综述了LDH与化学修饰石墨烯(氧化石墨烯,还原氧化石墨烯及其衍生物)的有效复合的方法及其在电化学能量存储与转换领域中的应用,特别是关于基于该类材料的超级电容器及电化学析氧反应催化的研究;对LDH/G复合材料研究领域中的挑战和未来发展方向做了展望。 展开更多
关键词 石墨烯 层状双金属氢化物 纳米复合物 超级电容器 反应
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基于金属有机框架化合物纳米电催化剂的研究进展 被引量:13
6
作者 玄翠娟 王杰 +1 位作者 朱静 王得丽 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第1期149-164,共16页
金属有机框架化合物具有比表面积大、孔隙率高、结构有序可控等特点,近年来作为电催化材料在电化学能源储存和转化应用中备受关注。本文从金属有机框架化合物作为前驱体制备电催化剂的独特优点入手,总结了目前该类材料在电催化领域的最... 金属有机框架化合物具有比表面积大、孔隙率高、结构有序可控等特点,近年来作为电催化材料在电化学能源储存和转化应用中备受关注。本文从金属有机框架化合物作为前驱体制备电催化剂的独特优点入手,总结了目前该类材料在电催化领域的最新研究进展,并对其今后的发展趋势以及面临的机遇和挑战进行了简单的展望。 展开更多
关键词 金属有机框架化合物 电催化 还原反应 反应 反应
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导电金属有机框架材料在电催化中的成就,挑战和机遇 被引量:11
7
作者 高增强 王聪勇 +3 位作者 李俊俊 朱亚廷 张志成 胡文平 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期124-137,共14页
开发用于各种能量转化过程的新型催化剂对于满足绿色和可持续能源的需求至关重要。由于其具有可调节的晶体结构,显著的化学和物理性质以及稳定性,金属有机骨架(MOFs)已经广泛应用于电化学能量转换领域,比如CO_(2)还原反应、N_(2)还原反... 开发用于各种能量转化过程的新型催化剂对于满足绿色和可持续能源的需求至关重要。由于其具有可调节的晶体结构,显著的化学和物理性质以及稳定性,金属有机骨架(MOFs)已经广泛应用于电化学能量转换领域,比如CO_(2)还原反应、N_(2)还原反应、析氧反应、析氢反应和氧还原反应。更重要的是,MOFs具有可调节的化学环境、孔径和孔隙率,这些性质将促进反应物在多孔网络中的扩散,从而改善其电催化性能。但是,由于高的电荷转移能垒和受限的自由载流子,大多数MOFs展示了差的导电性,阻碍了其多样化应用。在先前的报道中,MOFs常被用作多孔基质来限制纳米颗粒生长或经退火处理作为共掺杂电催化剂。而导电MOFs不仅结合了传统MOFs的优点,还具有电子导电性和高电催化活性,使其无需退火处理就可以通过电子或离子途径实现导电,从而极大提高了电催化性能,这有助于拓宽其在电化学能源领域或其他方面的潜在应用。在一些催化反应中,导电MOFs的催化活性甚至超过了商业化的RuO_(2)催化剂或Pt基催化剂。本文主要总结了构建导电MOFs的机制,并概述了其合成方法,如水/溶剂热合成和界面辅助合成。此外,本文阐述了导电MOFs在电催化应用中的最新研究进展。值得一提的是,导电MOFs的形态和结构可改变底物与MOFs之间的界面接触,从而影响其催化性能,需要进一步深入研究。基于系统的合成策略,在未来可以根据各种电催化反应的需求设计合成更多的导电MOFs。高性能的导电MOF基催化剂将有望获得突破。 展开更多
关键词 导电金属有机框架 电催化 化碳还原反应 氮还原反应 反应 反应 还原反应
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Vertically-interlaced NiFeP/MXene electrocatalyst with tunable electronic structure for high-efficiency oxygen evolution reaction 被引量:13
8
作者 Jiexin Chen Qingwu Long +4 位作者 Kang Xiao Ting Ouyang Nan Li Siyu Ye Zhao-Qing Liu 《Science Bulletin》 SCIE EI CSCD 2021年第11期1063-1072,M0003,共11页
Layered double hydroxides(LDHs)with decent oxygen evolution reaction(OER)activity have been extensively studied in the fields of energy storage and conversion.However,their poor conductivity,ease of agglomeration,and ... Layered double hydroxides(LDHs)with decent oxygen evolution reaction(OER)activity have been extensively studied in the fields of energy storage and conversion.However,their poor conductivity,ease of agglomeration,and low intrinsic activity limit their practical application.To date,improvement of the intrinsic activity and stability of NiFe-LDHs through the introduction of heteroatoms or its combination with other conductive substrates to enhance their water-splitting performance has drawn increasing attention.In this study,vertically interlaced ternary phosphatised nickel/iron hybrids grown on the surface of titanium carbide flakes(NiFe P/MXene)were successfully synthesised through a hydrothermal reaction and phosphating calcination process.The optimised NiFe P/MXene exhibited a low overpotential of 286 m V at 10 m A cm^(-2) and a Tafel slope of 35 m V dec^(-1) for the OER,which exceeded the performance of several existing NiFe-based catalysts.NiFe P/MXene was further used as a water-splitting anode in an alkaline electrolyte,exhibiting a cell voltage of only 1.61 V to achieve a current density of 10 m A cm^(-2).Density functional theory(DFT)calculations revealed that the combination of MXene acting as a conductive substrate and the phosphating process can effectively tune the electronic structure and density of the electrocatalyst surface to promote the energy level of the d-band centre,resulting in an enhanced OER performance.This study provides a valuable guideline for designing high-performance MXenesupported NiFe-based OER catalysts. 展开更多
关键词 Oxygen evolution reaction NiFe phosphide Titanium carbide(MXene) PHOSPHATING Electronic structure
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Ni-Fe基析氧阳极材料的研究进展 被引量:12
9
作者 何杨华 徐金铭 +2 位作者 王发楠 毛庆 黄延强 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2057-2062,共6页
寻找一种高效、稳定和低成本的析氧阳极材料对于在碱性环境中电解水的研究具有非常重要的实际意义。近年来,Ni-Fe基材料以其低成本及在碱性条件下具有高催化活性的特点成为析氧反应电极材料的研究热点。本文概述了近几年国内外学者对不... 寻找一种高效、稳定和低成本的析氧阳极材料对于在碱性环境中电解水的研究具有非常重要的实际意义。近年来,Ni-Fe基材料以其低成本及在碱性条件下具有高催化活性的特点成为析氧反应电极材料的研究热点。本文概述了近几年国内外学者对不同的Ni-Fe基析氧材料(包括Ni-Fe合金、Ni-Fe氧化物、Ni-Fe层状双金属氢氧化物及Ni-Fe基复合材料等)在合成方法、物理形态、化学结构和催化性能等方面所进行的研究,介绍了Ni-Fe基材料的析氧反应机理的进展,探究了析氧反应活性相以及Fe的掺入对Ni基氢氧化物的结构和活性的影响,最后指出了合成方法的改进及详细反应机理的探究将会成为未来Ni-Fe基析氧阳极材料的重点研究方向。 展开更多
关键词 Ni-Fe基材料 催化剂 电解 反应 反应动力学
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Earth-abundant amorphous catalysts for electrolysis of water 被引量:10
10
作者 Wence Xu Hongxia Wang 《Chinese Journal of Catalysis》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期991-1005,共15页
The generation of hydrogen through the electrolysis of water has attracted attention as a promising way to produce and store energy using renewable energy sources.In this process,a catalyst is very important to achiev... The generation of hydrogen through the electrolysis of water has attracted attention as a promising way to produce and store energy using renewable energy sources.In this process,a catalyst is very important to achieve a high‐energy conversion efficiency for the electrolysis of water.A good catalyst for water electrolysis should exhibit high catalytic activity,good stability,low cost and good scalability.Much research has been devoted to developing efficient catalysts for both the hydrogen evolution reaction(HER)and oxygen evolution reaction(OER).Traditionally,it has been accepted that a material with high crystallinity is important to serve as a good catalyst for HER and/or OER.Recently,catalysts for HER and/or OER in the electrolysis of water splitting based on amorphous materials have received much interest in the scientific community owing to the abundant unsaturated active sites on the amorphous surface,which form catalytic centers for the reaction of the electrolysis of water.We summarize the recent advances of amorphous catalysts for HER,OER and overall water splitting by electrolysis and the related fundamental chemical reactions involved in the electrolysis of water.The current challenges confronting the electrolysis of water and the development of more efficient amorphous catalysts are also discussed. 展开更多
关键词 Amorphous catalyst Non‐noble metal material Hydrogen evolution reaction Oxygen evolution reaction Overall water splitting
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Pyridine-modulated Ni/Co bimetallic metal-organic framework nanoplates for electrocatalytic oxygen evolution 被引量:10
11
作者 Yang Bai Guangxun Zhang +3 位作者 Shasha Zheng Qing Li Huan Pang Qiang Xu 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2021年第1期137-148,共12页
Two-dimensional(2D)metal-organic frameworks(MOFs)are promising for electrocatalysis with high performance,as they possess large surface areas and high densities of exposed active sites.It attracts tremendous attention... Two-dimensional(2D)metal-organic frameworks(MOFs)are promising for electrocatalysis with high performance,as they possess large surface areas and high densities of exposed active sites.It attracts tremendous attention to obtain 2D nanostructures via simple preparation methods.Herein,a facile pyridine-modulated solvothermal synthesis of Ni/Co bimetallic MOF nanoplates(NixCoy-bpy(PyM))is reported with well-defined 2D morphology with a thickness as thin as 20 nm and an aspect ratio larger than 50.These nanoplates possess oxygen evolution reaction activity as electrocatalysts in alkaline conditions.Specifically,Ni0.5Co1.5-bpy(PyM)exhibits excellent OER electrocatalytic activity with a low overpotential of 256 mV at 10 m A cm-2 and a small Tafel slope of 81.8 mV dec-1 in 1.0 mol L-1 KOH with long-term electrochemical stability for 3000 cyclic voltammetry cycles.The high catalytic activity of Ni0.5Co1.5-bpy(PyM)can be attributed to the in situ formed active hydroxide and oxyhydroxide species within the inherited 2D morphology and the optimized bimetallic ratio. 展开更多
关键词 metal-organic framework bimetallic MOF nanoplate ELECTROCATALYSIS oxygen evolution reaction
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Fe/硼酸盐缓冲溶液界面性质的交流阻抗研究 被引量:8
12
作者 李伟善 蔡松琦 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第3期80-89,共10页
结合线性电位扫描、开路计时电位和交流阻抗技术研究了Fe在硼酸盐缓冲溶液(pH=8 4)中不同电位区间的界面性质.在氮气气氛下,电位低于-0 77V,界面发生析氢反应,反应受电子转移步骤控制,同时存在氢原子的表面吸附过程;-0 77V至0 60V间,Fe... 结合线性电位扫描、开路计时电位和交流阻抗技术研究了Fe在硼酸盐缓冲溶液(pH=8 4)中不同电位区间的界面性质.在氮气气氛下,电位低于-0 77V,界面发生析氢反应,反应受电子转移步骤控制,同时存在氢原子的表面吸附过程;-0 77V至0 60V间,Fe氧化成2价Fe而发生活性溶解,同时2价Fe进一步氧化成3价Fe,二步反应均受电子转移步骤控制;至0 60V,形成具有保护作用的单层Fe3O4;-0 60V至-0 50V间,Fe氧化成2价Fe的反应随电位升高而变慢,表现为负的反应电阻;-0 50V至0 90V间,Fe进入钝化区,较低电位下主要是Fe3O4转化成Fe2O3的过程,受电子转移步骤和OH-在钝化膜中的扩散步骤混合控制,较高电位下Fe直接氧化成3价Fe,受电子转移步骤和3价Fe离子在钝化膜中的扩散步骤混合控制;电位高于0 90V,界面发生析氧反应和氧化膜溶解,反应受电子转移步骤控制,反应过程中有中间产物吸附. 展开更多
关键词 FE 硼酸盐缓冲溶液 界面性质 交流阻抗 极化电位 电子转移 反应
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过渡金属氧化物催化析氧反应研究进展 被引量:10
13
作者 张伶 陈红梅 魏子栋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3876-3904,共29页
利用可再生能源电解水制氢,是实现绿色氢能经济的必由之路。现阶段,电解水过程的阳极析氧反应过电位较高,催化剂性能不稳定,制约着该技术的工业化应用。使用经济高效的催化剂,可显著降低析氧过电位,提高电解水制氢过程的经济性和电能转... 利用可再生能源电解水制氢,是实现绿色氢能经济的必由之路。现阶段,电解水过程的阳极析氧反应过电位较高,催化剂性能不稳定,制约着该技术的工业化应用。使用经济高效的催化剂,可显著降低析氧过电位,提高电解水制氢过程的经济性和电能转化效率。在各类析氧催化剂材料中,过渡金属氧化物(TMOs)由于晶体结构多样、储量丰富、环境友好、易于制备以及活性较高等优点,受到了越来越多的关注。本文从活性和稳定性出发,总结分析了近年来过渡金属氧化物催化析氧反应的研究进展,并对其未来的发展提出了建议与展望。 展开更多
关键词 过渡金属化物 反应 活性 稳定性 策略 电化学
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钨掺杂的铁镍基层状氢氧化物用于电催化析氧和析氢反应 被引量:9
14
作者 李春 田朋 +2 位作者 庞洪昌 叶俊伟 宁桂玲 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1492-1498,共7页
采用简便的一步水热合成法,在泡沫镍上原位生长微量W6+掺入的Fe0.2Ni(OH)2双金属层状氢氧化物(LDH),以此来降低铁镍材料的过电势。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等分析方法... 采用简便的一步水热合成法,在泡沫镍上原位生长微量W6+掺入的Fe0.2Ni(OH)2双金属层状氢氧化物(LDH),以此来降低铁镍材料的过电势。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等分析方法对材料形貌、组成、结构等进行表征,发现钨掺杂使催化剂材料的晶体结构和电子结构发生变化,W0.03Fe0.2Ni(OH)2LDH表现出优异的电化学析氧(OER)和析氢(HER)性能。电化学测试表明该催化剂在25 mA·cm-2电流密度下OER和HER过电势分别仅有271和208 mV,塔菲尔斜率分别为61和181 mV·dec-1。此外,经过长达20 h计时电位稳定性测试后,材料的催化性能未见明显下降。 展开更多
关键词 钨掺杂 层状双金属氢化物 电催化 反应 反应
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铁镍合金催化剂的结构调控及对电化学析氧反应的催化性能 被引量:9
15
作者 刘璐 伍含月 +1 位作者 李静 佘岚 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1083-1090,共8页
以碳纤维纸(CFP)为基底材料,通过水热生长铁镍前驱体、多巴胺包覆和焙烧转化的方法制备出FeNi合金纳米颗粒@氮掺杂碳(FeNi alloy@NC)复合催化剂.通过改变反应体系中Fe/Ni前驱体的摩尔比可改变合金组成为Fe0.64 Ni0.36和FeNi 3,同时催化... 以碳纤维纸(CFP)为基底材料,通过水热生长铁镍前驱体、多巴胺包覆和焙烧转化的方法制备出FeNi合金纳米颗粒@氮掺杂碳(FeNi alloy@NC)复合催化剂.通过改变反应体系中Fe/Ni前驱体的摩尔比可改变合金组成为Fe0.64 Ni0.36和FeNi 3,同时催化剂微观结构也由纳米管状变为花状团簇以及片层结构.在碱性介质中进行电化学析氧反应测试,发现FeNi3@NC(1∶3)催化剂表现出了最优的催化活性和稳定性,合金颗粒与NC层的协同相互作用、NC保护层的构建以及催化剂的三维微观立体结构是催化剂性能优异的主要原因. 展开更多
关键词 铁镍合金 反应 纳米粒子 催化剂 电化学
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Highly efficient oxygen evolution and stable water splitting by coupling NiFe LDH with metal phosphides 被引量:9
16
作者 Chengye Song Yi Liu +7 位作者 Yuchao Wang Shuaihao Tang Wenkui Li Qian Li Jian Zeng Lei Chen Hongcheng Peng Yongpeng Lei 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期1662-1670,共9页
It is a great challenge to develop highly active oxygen evolution reaction(OER)electrocatalysts with superior durability.In this study,a NiFe layered double hydroxidedecorated phosphide(NiFe LDH@CoP/NiP_(3))was constr... It is a great challenge to develop highly active oxygen evolution reaction(OER)electrocatalysts with superior durability.In this study,a NiFe layered double hydroxidedecorated phosphide(NiFe LDH@CoP/NiP_(3))was constructed to display satisfactory OER activity and good stability for water splitting in alkaline media.At an overpotential of 300 mV,NiFe LDH@CoP/NiP_(3) achieved a current density of 82 mA cm^(-2) for the OER,which was 9.1 and 2.3 times that of CoP/NiP_(3) and NiFe LDH,respectively.Moreover,the reconstruction behavior,during which oxyhydroxides formed,was studied by a combination of X-ray photoelectron spectroscopy,Raman spectroscopy,and scanning electron microscopy.A synergistic effect between NiFe LDH and CoP/NiP_(3) was also observed for the hydrogen evolution reaction.Furthermore,when NiFe LDH@CoP/NiP_(3) acted as both the cathode and anode for overall water splitting,a high current density of 100 mA cm^(-2) was maintained for more than 275 h.In addition,under Xe light irradiation,a solar-to-hydrogen efficiency of 9.89% was achieved for solar-driven water splitting.This work presents the coupling of different active compositions,and can provide a reference for designing bifunctional electrocatalysts. 展开更多
关键词 bifunctional electrocatalysis oxygen evolution reaction PHOSPHIDES layered double hydroxides water splitting
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自支撑过渡族金属基电催化析氧材料在碱水电解中的理论基础、研究现状及发展趋势 被引量:9
17
作者 彭伟良 袁斌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9174-9185,共12页
发展清洁的可再生能源(如太阳能、风能等)是人类社会实现可持续发展的必然选择。在众多新能源技术中,尤其是碱水电解领域,析氧反应起着关键的作用。然而,析氧反应是一个四电子-质子耦合反应,动力学缓慢,被认为是实现高效电解水的一大阻... 发展清洁的可再生能源(如太阳能、风能等)是人类社会实现可持续发展的必然选择。在众多新能源技术中,尤其是碱水电解领域,析氧反应起着关键的作用。然而,析氧反应是一个四电子-质子耦合反应,动力学缓慢,被认为是实现高效电解水的一大阻碍。使用高效催化剂可有效地降低析氧反应过电位,提高电解过程中的能量转换效率。近十几年来,对析氧反应机理和高效催化剂的研究取得了长足的进展,以RuO_(2)和IrO_(2)为代表的贵金属氧化物展现了极高的催化活性,但受限于贵金属元素较低的储量及高昂的价格,很难在工业上广泛应用。而过渡族金属催化剂储量丰富、价格低廉,且具有较好的催化活性,有望成为贵金属催化剂的替代品,在工业化电解水中大规模应用。目前,过渡族金属催化剂多数为粉末态,需要在粘接剂的作用下涂覆至导电基板上,这会对催化剂的活性位点数量、导电性以及稳定性等带来诸多不利影响,因此,研发高效、稳定、经济的自支撑过渡族金属基析氧反应催化剂至关重要。然而,传统的自支撑过渡族金属基析氧反应催化剂本征催化活性较差,且受限于较小的比表面积,不能充分地暴露催化活性位点,导致整体催化活性偏低。此外,它们在强碱性电解液和高阳极电位下的化学稳定性较差,容易发生腐蚀,导致催化活性进一步降低。为了解决这些关键问题,研究者们提出了一些提高自支撑过渡族金属基析氧反应催化剂活性的有效策略,诸如多孔化和纳米化、强化协同效应和电子效应、形成界面耦合和电子调控下的异质结等,并提出了相应的制备方法,如水热法、电沉积法、化学气相沉积和室温化学浴等。与此同时,研究者们也对自支撑过渡族金属基析氧反应催化剂的过电位、Tafel斜率等关键评价指标进行了探讨,希望建立起一个客观公正的评价标准 展开更多
关键词 过渡族金属 反应 电催化 碱水电解
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PbO_2-Ti/MnO_2电极上析氧反应动力学及电催化 被引量:6
18
作者 陈振方 蒋汉瀛 +1 位作者 舒余德 陈新民 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1992年第2期B050-B056,共7页
用恒电流法研究了PbO_2—Ti/MnO_2电极上析氧反应动力学,得到了析氧反应动力学参数,反应历程及控制步骤;用分子轨道理论和量子化学计算分析了二氧化铅电极与二氧化锰电极的电催化性能,得到了与实验结果相一致的结论。
关键词 化锰 化铅 反应
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非晶Co-W-B/碳布复合电极材料的制备及其电解水催化性能 被引量:8
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作者 施嘉伦 盛敏奇 +1 位作者 吴琼 吕凡 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期263-271,共9页
通过湿化学还原在碳布(CC)表面沉积非晶Co-W-B催化活性物质,制备一种自支撑Co-W-B/碳布(Co-W-B/CC)复合电极材料。电化学研究结果表明,Co-W-B/CC材料在NaOH溶液(1 mol/L)中表现出良好的电解水催化性能。制备过程中[WO42-]/([WO42-]+[Co2... 通过湿化学还原在碳布(CC)表面沉积非晶Co-W-B催化活性物质,制备一种自支撑Co-W-B/碳布(Co-W-B/CC)复合电极材料。电化学研究结果表明,Co-W-B/CC材料在NaOH溶液(1 mol/L)中表现出良好的电解水催化性能。制备过程中[WO42-]/([WO42-]+[Co2+])比值为50%的Co-50W-B/CC样品其催化活性最高:10 m A/cm2时的OER过电位为0.394V,OER过程的Tafel斜率为96.8 mV/dec;-10 mA/cm2时的HER过电位为0.098 V,HER过程的Tafel斜率为117.4 mV/dec。对电化学阻抗的分析结果表明,本征催化活性和电化学活性面积两者的提高,使Co-50W-B/CC样品在较低的电流密度下具有与贵金属基材料相近的催化活性。 展开更多
关键词 复合材料 Co-W-B/CC 复合电极 非晶材料 反应 反应 电催化
原文传递
“绿氢”工业化碱性催化剂研究现状及未来展望 被引量:7
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作者 徐斯然 吴奇 +3 位作者 卢帮安 唐堂 张佳楠 胡劲松 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第2期38-63,共26页
电解水制氢技术的发展对于加快实现全球碳中和目标具有重要意义。然而,碱性介质中缓慢的析氢/析氧反应动力学过程目前是阻碍该技术发展的瓶颈问题。基于此,本文首先综述了碱性环境下析氢反应与析氧反应不同的动力学理论机制,总结了针对... 电解水制氢技术的发展对于加快实现全球碳中和目标具有重要意义。然而,碱性介质中缓慢的析氢/析氧反应动力学过程目前是阻碍该技术发展的瓶颈问题。基于此,本文首先综述了碱性环境下析氢反应与析氧反应不同的动力学理论机制,总结了针对改善动力学反应过程的理论设计策略。随后,介绍了目前电解水催化剂的设计理念及方向。对新兴的“绿氢”技术而言,探索在高电流密度下高性能电催化剂对这项技术在工业化应用推广中起着核心作用。同时,大规模合成策略是辅助合成工业电极的关键技术。进一步,我们在推进“绿氢”工业化应用的基础上总结了目前常用三种电解槽,介绍了目前电解槽设计的局限性及对应解决方案。总之,深入研究适用于碱性环境中的工业电催化剂、商业膜或电解槽的设计,提高对工业设计原则的理解,对于获得效率更高、安全性更高、实用性更强的工业电解槽具有重要意义。 展开更多
关键词 碱性介质 “绿氢” 电解水 反应 反应 工业电极 电解槽
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