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Synthesis of 3D Hexagram-Like Cobalt–Manganese Sulfides Nanosheets Grown on Nickel Foam: A Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting 被引量:5
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作者 Jingwei Li Weiming Xu +5 位作者 Jiaxian Luo Dan Zhou Dawei Zhang Licheng Wei Peiman Xu Dingsheng Yuan 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS 2018年第1期53-62,共10页
The exploration of low-cost and efficient bifunctional electrocatalysts for oxygen evolution reaction and hydrogen evolution reaction through tuning the chemical composition is strongly required for sustainable resour... The exploration of low-cost and efficient bifunctional electrocatalysts for oxygen evolution reaction and hydrogen evolution reaction through tuning the chemical composition is strongly required for sustainable resources. Herein, we developed a bimetallic cobalt–manganese sulfide supported on Ni foam(CMS/Ni) via a solvothermal method. It has discovered that after combining with the pure Co_9S_8 and Mn S, the morphologies of CMS/Ni have modulated. The obtained three-dimensionally hexagram-like CMS/Ni nanosheets have a significant increase in electrochemical active surface area and charge transport ability. More than that, the synergetic effect of Co and Mn has also presented in this composite. Benefiting from these, the CMS/Ni electrode shows great performance toward hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction in basic medium, comparing favorably to that ofthe pure Co_9S_8/Ni and Mn S/Ni. More importantly, this versatile CMS/Ni can catalyze the water splitting in a twoelectrode system at a potential of 1.47 V, and this electrolyzer can be efficiently driven by a 1.50 V commercial dry battery. 展开更多
关键词 bifunctional electrocatalysts Oxygen evolution reaction Hydrogen evolution reaction Cobalt–manganese sulfides Water splitting
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锌空气电池非贵金属双功能阴极催化剂研究进展 被引量:7
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作者 朱子岳 符冬菊 +1 位作者 陈建军 曾燮榕 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1489-1496,共8页
锌空气电池是一种特殊的燃料电池,以空气中的氧气作为阴极反应活性物质,具有理论能量密度高、安全便携以及绿色无污染等优点,是柔性可穿戴光电子产品的理想供电电源之一。电化学氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)对于锌空气电池的性能... 锌空气电池是一种特殊的燃料电池,以空气中的氧气作为阴极反应活性物质,具有理论能量密度高、安全便携以及绿色无污染等优点,是柔性可穿戴光电子产品的理想供电电源之一。电化学氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)对于锌空气电池的性能起着至关重要的作用。目前,在碱性介质中贵金属Pt具有最高的ORR催化活性,Ir和Ru及其氧化物具有优异的OER催化活性,然而单一贵金属催化剂的高成本、稀缺性和无双功能催化活性严重制约了其商业化应用,因此开发与贵金属催化剂催化性能相当的非贵金属双功能催化剂显得尤为重要。本文结合近几年国内外锌空气电池非贵金属阴极催化剂的研究成果,对非金属杂原子掺杂碳材料、过渡金属基复合材料、过渡金属化合物和金属有机框架及其衍生物作为阴极催化剂的研究进行详细综述,着重介绍了不同材料的制备方法和锌空气电池性能提高的影响机理,认为对非贵金属双功能阴极催化剂的尺寸、形貌和结构进行合理调控可以改善锌空气电池的性能,有望替代贵金属催化剂。最后对目前锌空气电池非贵金属阴极催化剂发展中存在的问题进行总结,未来应从深入研究电化学反应机理、开发本征催化活性高的复合催化剂和改善空气电极结构三个方向进行,有望实现锌空气电池非贵金属阴极催化剂的商业化发展。 展开更多
关键词 锌空气电池 双功能催化剂 氧还原反应 氧析出反应
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High?Index?Faceted Ni_3S_2 Branch Arrays as Bifunctional Electrocatalysts for Efficient Water Splitting 被引量:3
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作者 Shengjue Deng Kaili Zhang +8 位作者 Dong Xie Yan Zhang Yongqi Zhang Yadong Wang Jianbo Wu Xiuli Wang Hong Jin Fan Xinhui Xia Jiangping Tu 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期205-216,共12页
For efficient electrolysis of water for hydrogen generation or other valueadded chemicals, it is highly relevant to develop low-temperature synthesis of low-cost and high-e ciency metal sulfide electrocatalysts on a l... For efficient electrolysis of water for hydrogen generation or other valueadded chemicals, it is highly relevant to develop low-temperature synthesis of low-cost and high-e ciency metal sulfide electrocatalysts on a large scale. Herein, we construct a new core–branch array and binder-free electrode by growing Ni_3S_2 nanoflake branches on an atomic-layer-deposited(ALD) TiO_2 skeleton. Through induced growth on the ALD-TiO_2 backbone, cross-linked Ni_3S_2 nanoflake branches with exposed { 210} highindex facets are uniformly anchored to the preformed TiO_2 core forming an integrated electrocatalyst. Such a core–branch array structure possesses large active surface area, uniform porous structure, and rich active sites of the exposed { 210 } high-index facet in the Ni_3S_2 nanoflake. Accordingly, the TiO_2@Ni_3S_2 core/branch arrays exhibit remarkable electrocatalytic activities in an alkaline medium, with lower overpotentials for both oxygen evolution reaction(220 mV at 10 mA cm^(-2)) and hydrogen evolution reaction(112 m V at 10 mA cm^(-2)), which are better than those of other Ni_3S_2 counterparts. Stable overall water splitting based on this bifunctional electrolyzer is also demonstrated. 展开更多
关键词 Nickel sulfide Core/branch ARRAYS Porous film bifunctional electrocatalysts Electrochemical water splitting Oxygen EVOLUTION reaction(OER) Hydrogen EVOLUTION reaction(HER)
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The influence of the type of N dopping on the performance of bifunctional N-doped ordered mesoporous carbon electrocatalysts in oxygen reduction and evolution reaction 被引量:3
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作者 Meng Li Ziwu Liu +1 位作者 Fang Wang Jinjin Xuan 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期422-427,共6页
To develop more ideal bifunctional heteroatom-doped carbon electrocatalysts toward the oxygen reduction reaction(ORR) and oxygen evolution reaction(OER) for regenerative fuel cells and rechargeable metal–air batterie... To develop more ideal bifunctional heteroatom-doped carbon electrocatalysts toward the oxygen reduction reaction(ORR) and oxygen evolution reaction(OER) for regenerative fuel cells and rechargeable metal–air batteries, herein, tobacco-derived N-containing ordered mesoporous carbon(N-OMC) electrocatalysts with different N species distributions are designed. Results indicate that the as-prepared N-OMC with more pyrrolic and pyridinic Ns exhibits much higher activities for the ORR and OER than N-OMC with more graphitic N in both acidic and alkaline media, suggesting that the increase of pyrrolic and pyridinic Ns favors the improvement of ORR and OER activities of the N-containing carbon catalysts, and showing a great potential for the designing of more effective, lower-cost ORR and OER bifunctional electrocatalysts for future regenerative fuel cells and rechargeable metal–air batteries. 展开更多
关键词 Nitrogen-containing mesoporous carbon Nitrogen species bifunctional electrocatalysts Oxygen reduction reaction Oxygen evolution reaction
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过渡金属双功能催化剂在碱性条件下电解水 被引量:3
5
作者 田臻 康建光 +2 位作者 孙梅娟 王飞 张静 《工业催化》 CAS 2022年第8期11-18,共8页
氢能是最具前景的清洁能源之一,在可再生电力的驱动下,电化学水分解是目前较为理想的制氢技术之一。然而该技术大规模应用的关键是开发成本低且高效的电催化剂来代替贵金属基催化剂。双功能电催化剂的制备,有利于简化电解槽的设计,避免... 氢能是最具前景的清洁能源之一,在可再生电力的驱动下,电化学水分解是目前较为理想的制氢技术之一。然而该技术大规模应用的关键是开发成本低且高效的电催化剂来代替贵金属基催化剂。双功能电催化剂的制备,有利于简化电解槽的设计,避免不同电催化剂在两个电极上的交叉效应,并大大降低器件的制造和运行成本。目前,一系列过渡金属基双功能电催化剂已被开发用于电解水。本文首先介绍电解水制氢反应的机理和特点;然后综述非贵金属双功能电催化剂的最新研究进展,重点总结了基于过渡金属磷化物、氢氧化物、氧化物、氮化物、硫化物以及在大电流条件下具有良好催化性能的双功能催化剂;最后探讨了过渡金属基双功能电催化剂面临的挑战并做出展望。 展开更多
关键词 电化学 电催化 过渡金属 双功能催化剂 电解水
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类石榴状结构Co_(3)O_(4)@ZIF-8纳米电催化剂的设计合成及其氧还原/氧析出性能研究 被引量:2
6
作者 白正宇 秦金 +1 位作者 张琰 原洋 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第4期60-67,F0002,共9页
金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有结构丰富可调和组分多元有序的重要特点,被广泛应用于能源存储、催化材料等领域.目前大多数报道集中在将MOFs作为前驱体,对其进行高温煅烧处理,从而制备MOFs衍生电催化剂,其中高温... 金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有结构丰富可调和组分多元有序的重要特点,被广泛应用于能源存储、催化材料等领域.目前大多数报道集中在将MOFs作为前驱体,对其进行高温煅烧处理,从而制备MOFs衍生电催化剂,其中高温过程容易导致有序孔道结构破坏、催化活性组分损失等问题.通过原位自组装MOFs合成策略,成功制备了Co_(3)O_(4)@ZIF-8复合纳米材料,该材料可直接作为有效的氧还原/氧析出双功能催化材料.实验结果表明,该复合催化材料保留了ZIF-8的多孔框架结构,而Co_(3)O_(4)纳米粒子则作为活性组分呈“石榴籽”状稳定分散在ZIF-8的内部.将其作为可充式锌-空气电池催化剂,在5 mA·cm^(-2)的恒压充放电循环条件下进行电池性能测试,测试结果表明,该锌-空气电池可稳定循环100 h以上,并且过程中没有明显电压降,表现出良好的催化活性和稳定性.该研究为新型双功能催化材料设计合成提供了新的思路,也为免煅烧MOFs衍生电催化材料的研究发展提供了实验依据. 展开更多
关键词 双功能电催化剂 氧还原反应 氧析出反应 金属有机骨架 锌-空气电池
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一种菜花状Co_(3.2)Fe_(0.8)N/Ir双功能电催化剂用于酸性介质水分解
7
作者 张紫琼 文东方 +1 位作者 麦婉珊 胡玮 《湖北大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第2期121-130,共10页
在酸性介质中,寻找具有优良析氧(OER)和析氢反应(HER)双功能活性且稳定的电催化剂面临着巨大的挑战.本文中通过NaBH_(4)共还原结合氮化法制备一系列Co_(3.2)Fe_(0.8)N/Ir材料,其结构为Co_(3.2)Fe_(0.8)N纳米薄片负载Ir微粒而成的菜花状... 在酸性介质中,寻找具有优良析氧(OER)和析氢反应(HER)双功能活性且稳定的电催化剂面临着巨大的挑战.本文中通过NaBH_(4)共还原结合氮化法制备一系列Co_(3.2)Fe_(0.8)N/Ir材料,其结构为Co_(3.2)Fe_(0.8)N纳米薄片负载Ir微粒而成的菜花状多孔复合体.其中,Co_(3.2)Fe_(0.8)N/Ir-42(Ir%=41.8,wt)催化剂具有最优的HER/OER双功能活性,在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)中及10 mA/cm^(2)下HER超电势仅为16.6 mV,超过了商业Pt/C(Pt%=20,wt)标准催化剂;OER超电势为321 mV,接近IrO_(2)基准.此外,该催化剂对HER及OER的稳定性均明显高于商业Pt/C与IrO_(2)基准催化剂,将其用于整体水分解反应阴阳极材料时,获得10 mA/cm^(2)电流密度仅需要1.545 V的电解电压. 展开更多
关键词 过渡金属氮化物 双功能催化剂 酸性介质 氧析出反应 氢析出反应 整体水分解
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电纺纤维在锌-空气电池中的应用研究进展
8
作者 郝亚楠 谢登裕 +3 位作者 韩四林 李林林 薛建军 彭生杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期618-626,共9页
日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢... 日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢,严重限制了它的商业化应用,因此当前迫切需要开发高效廉价的非贵金属双功能催化剂。静电纺丝制备的一维纳米纤维具有高孔隙率和大比表面积等优点,缩短了离子扩散距离并提供了更多的反应活性位点,有效改善了活性物质的嵌入/脱出反应动力学,在储能器件领域尤其是锌-空气电池中有广阔的应用前景。首先简要介绍了静电纺丝技术,然后探讨了电纺纤维及其自支撑结构的氧还原/析氧反应的催化反应活性,并通过经典的文献案例讨论了电纺纤维在液态和柔性固态锌-空气电池中的应用研究最新进展,最后,对基于电纺纤维催化剂的锌-空气电池应用面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 静电纺丝 纳米纤维 自支撑结构 双功能电催化剂 锌-空气电池
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可逆质子交换膜燃料电池研究进展 被引量:4
9
作者 隋升 王明华 +1 位作者 余晴春 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第8期511-514,共4页
可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应... 可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应用等方面的研究进展进行评述。双效氧电极(氧还原和氧气析出)是RPEMFC的技术关键,但其电催化剂的双效高活性功能以及稳定性还没有得到很好解决。由于它的理论比能量高(可达3 600 Wh/kg),可靠性好,并且寿命长,因此RPEMFC在许多蓄电池的应用领域,特别是对质量有严格限制的场合(如航天飞机和太阳能飞机等),将得到广泛应用。 展开更多
关键词 可逆质子交换膜燃料电池 氢电极 氧电极 电化学反应
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FeCo/NCNTs复合材料的制备及其电催化性能的研究 被引量:1
10
作者 熊子龙 张正 +1 位作者 江晓雪 李翠芹 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-149,共7页
采用高温热解法成功制备了掺氮碳纳米管包覆FeCo合金颗粒的催化剂FeCo/NCNTs-3∶1。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征与分析,并对其进行电化学测试。结果表明,该催化剂为中空竹节状碳纳... 采用高温热解法成功制备了掺氮碳纳米管包覆FeCo合金颗粒的催化剂FeCo/NCNTs-3∶1。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征与分析,并对其进行电化学测试。结果表明,该催化剂为中空竹节状碳纳米管结构,利于O2输送、电解液扩散和电子传递;催化剂中FeCo合金的形成利于提高催化速率;催化剂中含有丰富的Fe/Co-N-C活性位点,利于促进催化反应;FeCo/NCNTs-3∶1对于氧还原反应(ORR)性能的半波电位为0.84 V;对于氧析出反应(OER),在10 mA/cm^(2)电流密度下对应的电位为1.652 V;以其为空气阴极的锌空气电池,开路电压为1.49 V,功率密度为142.41 mW/cm^(2)。 展开更多
关键词 氧还原反应 氧析出反应 掺氮碳纳米管 双功能电催化剂 锌空气电池
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通过钨对镍活性位点的电子改性实现苯甲胺选择性氧化耦合制氢
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作者 屠振涛 何晓洋 +5 位作者 刘璇 熊登科 左娟 吴德礼 汪建营 陈作锋 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期146-156,共11页
苯甲腈(BN)作为精细化学品、农用化学品和药品生产的重要中间体,其制备受到研究人员的广泛关注.传统的BN化学合成涉及有机物与氰化物之间的亲核取代反应.然而,由于氰化物等剧毒化学试剂的使用,这一反应在实际应用中受到了一定的限制.最... 苯甲腈(BN)作为精细化学品、农用化学品和药品生产的重要中间体,其制备受到研究人员的广泛关注.传统的BN化学合成涉及有机物与氰化物之间的亲核取代反应.然而,由于氰化物等剧毒化学试剂的使用,这一反应在实际应用中受到了一定的限制.最近研究发现,苯甲胺(BA)电化学氧化可为BN的生产提供一种清洁、高效、高选择性的方法.此外,与析氧反应(OER)相比,苯甲胺氧化反应(BAOR)具有明显的热力学优势;将BAOR与阴极析氢反应(HER)耦合,可提高整体电解体系的能效和经济效益.因此,开发高效双功能电催化剂用于苯甲胺氧化及耦合析氢反应具有重要的基础研究意义和实际应用价值.本文通过直接水热和高温磷化的方法,在泡沫镍基底上负载了一种W-Ni_(2)P纳米片(W-Ni_(2)P/NF),并探索了其作为双功能电催化剂在BAOR和HER的应用.实验结果显示,催化剂的纳米片结构不仅提供了充足的活性位点,还有助于离子传输.钨的掺杂显著增强了电化学传导性,改善了水吸附性,并优化了氢吸附能,进而提升了催化剂的HER性能.此外,钨的引入促进了电子从镍向钨的转移,形成了缺电子的镍区域;在W-Ni_(2)P催化的BAOR过程中,缺电子的镍活性位点与供电子的氨基(-NH2)相互作用,有效促进了氨基的吸附和活化,进一步推动了脱氢反应和C≡N键的形成.电化学测试结果表明,在1 mol L^(‒1)KOH溶液中,W-Ni_(2)P催化剂发生HER的过电位为80 mV(10 mA cm^(-2)),其性能可与商业Pt/C电极相媲美.在含有25 mmol L^(‒1)BA的1 mol L^(‒1)KOH溶液中,仅需施加1.42 V电位,W-Ni_(2)P催化剂即可达到100 mA cm^(-2)的氧化电流密度,这比OER所需电位低350 mV.此外,当组装W-Ni_(2)P/NF||W-Ni_(2)P/NF电解槽时,在1 mol L^(‒1)KOH和25 mmol L^(‒1)BA的电解液中,仅需1.41 V的电解电压即可达到10 mA cm^(-2)的电流密度,实现了阴极制氢和阳极增值BN的同时生产,且反应的法拉� 展开更多
关键词 双功能电催化剂 选择性氧化 苯甲腈电合成 脱氢作用 析氢反应
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一体式再生燃料电池双效膜电极的研究 被引量:4
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作者 张新荣 童莉 +3 位作者 孙毅 王涛 张伟 刘向 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期915-918,共4页
对一体式再生燃料电池双效膜电极进行研究,重点考查了膜电极制备工艺、双效电极催化剂和扩散层材料的影响,并用(SEM)对膜电极表面结构进行表征。结果表明:采用CCM工艺制备的双效复合膜电极表现出优异的燃料电池和水电解双功能特性以及... 对一体式再生燃料电池双效膜电极进行研究,重点考查了膜电极制备工艺、双效电极催化剂和扩散层材料的影响,并用(SEM)对膜电极表面结构进行表征。结果表明:采用CCM工艺制备的双效复合膜电极表现出优异的燃料电池和水电解双功能特性以及循环稳定性,在燃料电池模式运行时,工作电压为0.708 V@1 000 mA/cm2;水电解模式运行时,工作电压为1.623 V@1 000 mA/cm2,URFC循环运行100 h,电池表现出良好的稳定性。膜电极表面结构和极化特性分析表明:CCM膜电极制备工艺实现了催化层和质子交换膜的一体化,改善了电极与质子交换膜界面稳定性,提高了膜电极的电性能和循环稳定性。IrO2扩散层提高了膜电极在高电解电位下的耐蚀性能,促进了膜电极在循环运行中的稳定性。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 双效膜电极 双效电催化剂 耐腐蚀扩散层
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NiFe-P/石墨烯双功能催化剂的有效构建及全解水性能研究
13
作者 杨芷奇 孙立 +5 位作者 宋伟明 赵冰 叶军 陈朝晖 赵桦萍 王福洋 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第13期26-34,共9页
为构建低成本、高效的析氢(HER)和析氧(OER)双功能电催化剂,基于基团配位原理,以氧化石墨烯为载体,硝酸镍、铁氰化钾、柠檬酸三钠为原料,通过水热-磷化热解法制备磷化镍铁/石墨烯复合电催化剂(NiFe-P/RGO)。采用SEM、TEM、XRD、XPS和BE... 为构建低成本、高效的析氢(HER)和析氧(OER)双功能电催化剂,基于基团配位原理,以氧化石墨烯为载体,硝酸镍、铁氰化钾、柠檬酸三钠为原料,通过水热-磷化热解法制备磷化镍铁/石墨烯复合电催化剂(NiFe-P/RGO)。采用SEM、TEM、XRD、XPS和BET多种物理手段对NiFe-P/RGO电催化剂的化学结构和物理形貌进行了表征,并对NiFe-P/RGO电催化剂的碱性全解水性能进行了测试。研究结果表明,高活性NiFe-P与高导电性石墨烯有效复合,极大地增加了传质传荷能力,从本质上提高了催化剂的电催化性能。在HER和OER反应中,NiFe-P/RGO在10 mA/cm^(2)电流密度下的产氢和产氧过电位分别为125 mV和218 mV。将NiFe-P/RGO分别作为阴极和阳极组装成全解水装置,在10 mA/cm^(2)下,其施加电压为1.52 V,并且具有优异的稳定性。 展开更多
关键词 NiFe-P 石墨烯 双功能催化剂 全解水
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NiFeS_(x)/NF纳米片的制备及电解水性能研究综合教学实验设计
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作者 武兰兰 刘桂华 杜晓航 《广州化工》 CAS 2023年第3期280-283,286,共5页
为了开阔学生的科学视野,加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解,本文设计了在泡沫镍(NF)上原位生长硫化镍铁(NiFeS_(x)/NF)纳米片的实验,研究了硫化镍铁结构与电解水性能之间的关系。结果表明,NiFeS_(x)/NF可以作为一种高性能的析氢... 为了开阔学生的科学视野,加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解,本文设计了在泡沫镍(NF)上原位生长硫化镍铁(NiFeS_(x)/NF)纳米片的实验,研究了硫化镍铁结构与电解水性能之间的关系。结果表明,NiFeS_(x)/NF可以作为一种高性能的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)双功能电催化剂,具有优异的催化活性和稳定性。该实验将科研工作与学生实验教学相结合,培养了学生的科学精神、创新思维意识和创新能力,激发了学生的科研兴趣。 展开更多
关键词 硫化镍铁 电解水 双功能电催化剂 综合实验设计
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钴镍合金纳米片分级结构及其双催化电解水性能 被引量:4
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作者 张雪茹 姚尚智 +2 位作者 肖客松 程盛 吴少君 《金属功能材料》 CAS 2019年第4期23-29,共7页
钴镍合金具有双功能电催化活性,可有效提高电解水效率、降低成本。利用电沉积的方法通过调节电流密度和沉积时间在耐蚀性钛箔上合成了具有分级结构的钴镍合金纳米片。参数优化后的结果表明,沉积电流密度为75mA·cm-2时,仅用5min即... 钴镍合金具有双功能电催化活性,可有效提高电解水效率、降低成本。利用电沉积的方法通过调节电流密度和沉积时间在耐蚀性钛箔上合成了具有分级结构的钴镍合金纳米片。参数优化后的结果表明,沉积电流密度为75mA·cm-2时,仅用5min即可获得规整有序的纳米片-纳米颗粒分级结构。XRD和HRTEM表征结果证实,在纳米片-纳米颗粒的分级结构中形成了具有双功能催化活性的钴镍合金,钴和镍的原子比随反应时间的变化而略有变化。纳米片-纳米颗粒分级结构的形成使得表面催化活性位点增加,其在碱性条件下表现出较优异的析氧和析氢双功能催化活性,在10mA·cm-2时HER和OER过电势分别为517与392mV,将来有望替代贵金属催化剂而成为新型的电解水催化剂。 展开更多
关键词 钴镍合金 双催化 电解水 纳米片-纳米颗粒 分级结构
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磷掺杂和Ni-OH共改性不锈钢的析氢及全分解水性能研究 被引量:1
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作者 李玉平 韦晶晶 +1 位作者 熊图治 Balogun Muhammad-Sadeeq 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期133-140,共8页
高活性、低成本的高效双功能水分解电催化剂对实现可持续氢能源的有效转化和储存具有重要的意义.将不锈钢网进行盐酸腐蚀、浸泡、磷化得到一种一体化自支撑的双功能电催化剂.该催化剂在碱性介质中不论对析氢反应(Hydrogen Evolution Rea... 高活性、低成本的高效双功能水分解电催化剂对实现可持续氢能源的有效转化和储存具有重要的意义.将不锈钢网进行盐酸腐蚀、浸泡、磷化得到一种一体化自支撑的双功能电催化剂.该催化剂在碱性介质中不论对析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)还是析氧反应(Oxyogen Evolution Reaction,OER)均表现出优异的电催化性能,Tafel斜率分别为87.41 mV·dec^-1和90.1 mV·dec^-1,析氢反应和析氧反应的电流密度为10 mA·cm^-2时过电位分别为165 mV和240 mV.该催化剂可用作全分解水的双功能电极材料,在1.66 V的电压下实现10 mA·cm^-2的电流密度. 展开更多
关键词 双功能电催化剂 不锈钢网 析氢反应 析氧反应 全分解水
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La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响
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作者 胡桓铭 杨帆 章俊良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1049-1057,共9页
为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机... 为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm^(2)与0.12 mg/cm^(2)时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用. 展开更多
关键词 LaFeO_(3)钙钛矿 氧还原反应 氧析出反应 双功能催化剂 电催化
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基于N,P共掺杂碳纳米片的富S空位Co/Co_(9)S_(8)复合物作为双功能催化剂用于可充锌-空气电池
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作者 陈亚楠 刘培涛 +4 位作者 祖延清 韩逢博 李晓东 毕鹏飞 冯爱玲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期17-21,共5页
锌-空气电池由于理论能量密度高、环境友好和安全性高等特性,受到了广泛关注。但锌-空气电池的性能受到阴极氧还原反应(ORR)/析氧反应(OER)缓慢动力学的限制,因此,开发高效双功能催化剂至关重要。采用简单的一步烧结法制备了基于N,P共... 锌-空气电池由于理论能量密度高、环境友好和安全性高等特性,受到了广泛关注。但锌-空气电池的性能受到阴极氧还原反应(ORR)/析氧反应(OER)缓慢动力学的限制,因此,开发高效双功能催化剂至关重要。采用简单的一步烧结法制备了基于N,P共掺杂碳纳米片的富S空位Co/Co_(9)S_(8)复合物(Co/Co_(9)S_(8)@N,P-C)。利用X射线衍射仪和透射电子显微镜等分析其精细结构和形貌,结果表明,基于N,P共掺杂碳纳米片的Co/Co_(9)S_(8)复合物被成功合成。X射线光电子能谱和电子自旋共振等结果表明,富S空位的Co/Co_(9)S_(8)纳米复合物被成功合成。电化学测试结果表明,该纳米复合材料表现出优异的ORR和OER双功能催化活性(ΔE=0.73 V)。与基于Pt/C+Ir/C贵金属作为阴极催化剂的锌-空气电池相比,以富S空位的Co/Co_(9)S_(8)@N,P-C作为阴极催化剂的锌-空气电池具有1.48 V的开路电压(Pt/C+Ir/C:1.46 V)、80 mW·cm-2的功率密度(Pt/C+Ir/C:87.3 mW·cm-2)以及约170 h的循环稳定性(Pt/C+Ir/C:147 h)。本工作为合理设计用于锌-空气电池的非贵金属基双功能催化剂提供了新的思路。 展开更多
关键词 硫空位 析氧反应 氧还原反应 双功能催化剂 锌-空气电池
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双效氧电极电催化剂La_(0.6)Ca_(0.4)CoO_3的合成及表征 被引量:1
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作者 刘浩 衣宝廉 +1 位作者 周汉涛 张华民 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第10期602-604,共3页
采用有机酸辅助法合成了钙钛矿型La0.6Ca0.4CoO3电催化剂。利用XRD、TEM技术考察了该电催化剂的合成条件,特别是焙烧条件对电催化剂性质的影响并给出优化结果。采用恒流电化学极化方法初步评价了该电催化剂的双效氧电极电催化性能。结... 采用有机酸辅助法合成了钙钛矿型La0.6Ca0.4CoO3电催化剂。利用XRD、TEM技术考察了该电催化剂的合成条件,特别是焙烧条件对电催化剂性质的影响并给出优化结果。采用恒流电化学极化方法初步评价了该电催化剂的双效氧电极电催化性能。结果表明,在700 ℃下恒温2 h所制备的电催化剂材料具有单相、单晶的性质,并具有较小的晶粒度,是较佳的合成条件。在该条件下合成的电催化剂具有较好的双效氧电极电催化活性及稳定性,是很有吸引力的可用于MH-空气蓄电池的双效氧电极电催化剂。 展开更多
关键词 电催化剂 氧电极 单相 恒流 蓄电池 电催化活性 单晶 合成条件 表征 电催化性能
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MnO@N-C双功能氧电极催化剂的制备与电化学性能 被引量:1
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作者 阮艳莉 王天宇 顾祥顺 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期27-32,共6页
为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催... 为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催化剂进行表征,并将其用于锌空气电池,考察该催化剂的催化性能和电池性能。结果表明:ZIF8的加入为材料提供了丰富的氮(N)源和碳(C)源,增加了催化活性位点,提高了催化剂的导电性和活性,同时,通过2种材料之间的协同作用,使MnO@N-C催化剂实现了较高的双功能性能;催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)半波电位为0.78 V,与Pt/C催化剂(0.81 V)相接近,同时MnO@N-C催化剂还具有较低的Tafel斜率(113.74 mV/dec);在10 mA/cm^(2)下催化剂的氧析出(OER)电位E_(j=10)为1.66 V,与贵金属催化剂IrO_(2)(1.66 V)相当;使用MnO@N-C催化剂组装的锌空气电池峰值功率密度达到121 mW/cm^(2),在10 mA/cm^(2)下可稳定循环80 h,显示MnO@N-C催化剂具有优异的电化学循环稳定性,是一种非常有前途的高性能锌空气电池氧电极双功能催化剂。 展开更多
关键词 锌空气电池 双功能氧电极催化剂 ZIF8 氧化锰 氧还原(ORR) 氧析出(OER) 电化学性能
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