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多孔碳质材料在氧还原电催化中的应用 被引量:13
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作者 杨慧聪 梁骥 +2 位作者 王振兴 安百钢 李峰 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期243-263,共21页
氧气的电化学还原(氧还原)反应是多种能量存储与转化装置中的关键电化学步骤,氧还原的难易程度决定了这些装置综合性能的好坏。氧还原反应自身的动力学过程缓慢,通常需要催化剂来提高反应速率。碳质材料在其中发挥着非常重要的作用,常... 氧气的电化学还原(氧还原)反应是多种能量存储与转化装置中的关键电化学步骤,氧还原的难易程度决定了这些装置综合性能的好坏。氧还原反应自身的动力学过程缓慢,通常需要催化剂来提高反应速率。碳质材料在其中发挥着非常重要的作用,常见氧还原催化剂铂、钯等贵金属及近期出现的多种非贵金属,大多是负载于各种纳米碳质材料或直接利用掺杂纳米碳质材料作为催化剂,包括各种多孔炭或基于多孔炭的材料。因此,多孔碳质材料的发展对于氧还原催化剂的研究与发展起到了促进作用。本文从多孔碳质材料制备手段出发,论述了多孔碳质材料在氧还原反应的作用,涵盖了贵金属催化剂载体到非(贵)金属催化剂等方面的研究进展。与此同时,对新型碳质材料调控多孔结构的方法加以阐述,并对未来新型多孔碳质材料用于氧还原催化剂的前景和方向进行了展望。 展开更多
关键词 多孔碳 氧还原反应 电催化 纳米碳质材料
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二次热解优化的氮掺杂多孔碳催化氧还原反应研究
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作者 彭兴开 李兰兰 《河北工业大学学报》 CAS 2024年第4期51-59,66,共10页
利用二次热解制备了氮掺杂碳基无金属催化剂。研究发现:制备的催化剂在碱性环境中,半波电位高达0.905V,且经10000圈加速耐久试验后,半波电位仅衰减8 mV;由该催化剂组装的锌-空电池表现出180 mW·cm^(-2)的功率密度。实验结果表明,... 利用二次热解制备了氮掺杂碳基无金属催化剂。研究发现:制备的催化剂在碱性环境中,半波电位高达0.905V,且经10000圈加速耐久试验后,半波电位仅衰减8 mV;由该催化剂组装的锌-空电池表现出180 mW·cm^(-2)的功率密度。实验结果表明,二次热解一方面会形成更多微孔,增加材料的比表面积,促进活性位点的有效暴露。另一方面,二次热解可以促进催化剂石墨化程度提高,从而减缓了碳腐蚀,避免氧还原过程中掺杂氮的大量流失,进而提高催化剂的稳定性。 展开更多
关键词 碳基无金属催化剂 氧还原反应 氮掺杂 稳定性 锌-空电池
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多维度炭材料在高性能锌-空气电池中的先进设计策略 被引量:3
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作者 应佳萍 郑冬 +6 位作者 孟诗博 尹瑞连 戴晓婧 冯锦秀 毋芳芳 施文慧 曹澥宏 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期641-657,共17页
锌-空气电池(ZABs)具有高安全性、低成本、高比容量和环境友好等特点,已成为能源研究的热点之一。然而,空气正极上缓慢的氧析出/氧还原反应(OER/ORR)和锌负极上不可忽视的锌枝晶生长问题严重阻碍了锌-空气电池的大规模应用。在过去的几... 锌-空气电池(ZABs)具有高安全性、低成本、高比容量和环境友好等特点,已成为能源研究的热点之一。然而,空气正极上缓慢的氧析出/氧还原反应(OER/ORR)和锌负极上不可忽视的锌枝晶生长问题严重阻碍了锌-空气电池的大规模应用。在过去的几年里,具有低成本、良好导电性、高化学稳定性和OER/ORR双功能催化活性的炭材料已被广泛研究。本文首先介绍了锌-空气电池的基本原理及炭材料应用于锌-空气电池中的特点与优势。进一步综述了多维度炭材料(一维、二维、三维)在空气电极、锌负极和隔膜等电池主体中的研究进展,着重讨论多维度炭材料对电池性能的提升机理。最后,提出了当前炭材料应用于锌-空气电池面临的挑战,并对未来的研究重点与发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 多维炭材料 锌-空气电池 氧还原反应 锌阳极 隔膜
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原位环境透射电镜研究SnO2纳米线作为K-O2电池空气正极的放电行为 被引量:4
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作者 张利强 唐永福 +4 位作者 刘秋男 杨婷婷 孙海明 贾鹏 黄建宇 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期621-627,共7页
本文使用先进的球差校正环境透射电子显微镜(AC-ETEM)与原位电化学测试平台,在环境透射电镜中以SnO2纳米线作为空气正极,构建起一纳米K-O2金属空气电池,原位观测该电池在氧还原反应(ORR)过程中的微观变化行为。实验结果表明:在ORR过程中... 本文使用先进的球差校正环境透射电子显微镜(AC-ETEM)与原位电化学测试平台,在环境透射电镜中以SnO2纳米线作为空气正极,构建起一纳米K-O2金属空气电池,原位观测该电池在氧还原反应(ORR)过程中的微观变化行为。实验结果表明:在ORR过程中,SnO2纳米线首先转化为Sn单质颗粒与K2O;因纳米尺度的Sn单质颗粒具有优异的催化活性,在O2氛围中纳米线的表面生成了大量的KO2。但由于KO2不能稳定存在,会迅速分解成K2O2并释放O2,导致材料发生巨大的体积膨胀。相关实验结果为宏观K-O2电池的设计与改性提供了直观的实验证据。 展开更多
关键词 原位环境透射电子显微镜 SnO2纳米线 K-O2电池 氧还原反应
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Understanding oxygen reactions in aprotic Li-O2 batteries
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作者 马顺超 张业龙 +2 位作者 崔清华 赵婧 彭章泉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第1期58-67,共10页
Although significant progress has been made in many aspects of the emerging aprotic Li-O2 battery system, an indepth understanding of the oxygen reactions is still underway. The oxygen reactions occurring in the posit... Although significant progress has been made in many aspects of the emerging aprotic Li-O2 battery system, an indepth understanding of the oxygen reactions is still underway. The oxygen reactions occurring in the positive electrode distinguish Li-O2 batteries from the conventional Li-ion cells and play a crucial role in the Li-O2 cell's performance (capacity, rate capability, and cycle life). Recent advances in fundamental studies of oxygen reactions in aprotic Li-O2 batteries are reviewed, including the reaction route, kinetics, morphological evolution of Li2O2, and charge transport within Li2O2. Prospects are also provided for future fundamental investigations of Li-O2 chemistry. 展开更多
关键词 Li-O2 batteries oxygen reduction reactions oxygen evolution reactions KINETICS
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高含量硼氮氧掺杂碳电催化两电子氧还原反应
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作者 王寅 张婷婷 +1 位作者 张佳伟 段莉梅 《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》 2022年第5期385-389,共5页
以科琴黑(Ketjen black)为C源、尿素(urea)为N源、硼氢化钠(NaBH4)为B源,控制固相合成温度得到不同硼氮氧共掺杂碳材料,低温硼氮氧掺杂碳材料(BNO-KB-550)、低硼氮氧含量的碳材料(BNO-KB)和高硼氮氧含量的碳材料(H-BNO-KB),通扫描电镜(S... 以科琴黑(Ketjen black)为C源、尿素(urea)为N源、硼氢化钠(NaBH4)为B源,控制固相合成温度得到不同硼氮氧共掺杂碳材料,低温硼氮氧掺杂碳材料(BNO-KB-550)、低硼氮氧含量的碳材料(BNO-KB)和高硼氮氧含量的碳材料(H-BNO-KB),通扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附脱附曲线、粉末X射线衍射(PXRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)的表征方法对3种催化剂进行了微观结构和化学组成的表征,然后通过旋转环盘电极对材料的电化学性能进行测试。结果表明,程序升温得到的H-BNO-KB具有良好的电催化两电子氧还原(2eORR)性能。 展开更多
关键词 掺杂 电催化 氧还原反应 科琴黑
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氧电极催化材料的研究现状 被引量:14
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作者 魏子栋 李莉 +2 位作者 李兰兰 唐致远 郭鹤桐 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期116-120,共5页
主要综述了近几年燃料电池、金属-空气电池中氧还原反应(ORR)催化剂的发展状况,包括发展成熟的贵金属及合金;过渡金属复合氧化物、简单氧化物;过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这些催化剂上的电化学还... 主要综述了近几年燃料电池、金属-空气电池中氧还原反应(ORR)催化剂的发展状况,包括发展成熟的贵金属及合金;过渡金属复合氧化物、简单氧化物;过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这些催化剂上的电化学还原机理,催化剂结构对ORR的影响。在贵金属及合金催化剂中,较详细地介绍了Pt-M合金催化剂中各种过渡金属M提高合金催化性能的理论机理,如“锚定效应”等;在过渡金属复合氧化物催化剂中,探讨了掺杂离子的变价作用增加氧气的活性吸附位、提高ORR速率的机理。 展开更多
关键词 燃料电池 金属-空气电池 氧电极 催化材料 电化学还原机理 催化剂
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纳米碳管电极上氧的电催化还原 被引量:19
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作者 褚有群 马淳安 朱英红 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第3期331-335,共5页
以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管(MWNT)电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为,并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明:MWNT电极具有比石墨电极更高的孔... 以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管(MWNT)电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为,并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明:MWNT电极具有比石墨电极更高的孔隙率和电化学表面积;MWNT电极上O2还原成HO2-的反应为准可逆过程;在5~50mV·s-1的扫描速率范围内,阴极峰电流与扫描速度成线性关系,表明MWNT电极上O2还原成HO2-的反应受吸附控制;对碱性溶液中的氧还原反应,MWNT比石墨具有更高的催化活性. 展开更多
关键词 纳米碳管电极 氧还原反应 电催化 聚四氟乙烯 恒电位阶跃法 循环伏安法 碱性溶液 电化学行为
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金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展 被引量:25
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作者 王瀛 张丽敏 胡天军 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第4期316-325,共10页
随着能源危机加剧和生态环境恶化,可持续发展能源受到更大的重视.金属空气电池作为一种绿色能源是具有很大发展潜力的新一代电池.与传统电池相比,此类电池有着更高的理论能量密度,尤其是锂空电池,能量密度可达3505 Wh/kg,然而阴极缓慢... 随着能源危机加剧和生态环境恶化,可持续发展能源受到更大的重视.金属空气电池作为一种绿色能源是具有很大发展潜力的新一代电池.与传统电池相比,此类电池有着更高的理论能量密度,尤其是锂空电池,能量密度可达3505 Wh/kg,然而阴极缓慢的氧还原反应成为制约其发展的关键因素之一.在简要介绍氧还原反应机理基础上,着重介绍了近年来氧还原催化剂如贵金属及其合金、过渡金属氧化物/硫化物、功能化碳材料和金属氮化物的研究进展,并根据目前所存在问题指出未来研究方向,包括深入研究氧还原反应机理,明确催化剂活性位;研究催化剂结构等对催化活性的影响,优化制备条件,以提高催化活性和稳定性;根据氧还原机理设计开发新型氧还原催化剂. 展开更多
关键词 金属空气电池 氧还原反应 催化剂 电解液 反应机理
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金属有机框架(MOFs)衍生物的制备及其在电催化方面的应用 被引量:24
10
作者 朱静怡 梁风 +3 位作者 姚耀春 马文会 杨斌 戴永年 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期186-200,共15页
金属有机框架(MOFs)是由金属离子或团簇和有机配体组成的、由中等强度的配位键连接起来的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs具有比表面积大、孔隙度高、结构多样性及孔道表面可修饰等特点,因此, MOFs衍生材料在催化领域得到了广... 金属有机框架(MOFs)是由金属离子或团簇和有机配体组成的、由中等强度的配位键连接起来的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs具有比表面积大、孔隙度高、结构多样性及孔道表面可修饰等特点,因此, MOFs衍生材料在催化领域得到了广泛的研究和应用。近年来,在电化学催化领域,大量的由MOFs衍生得到的碳纳米材料或纳米颗粒与碳的复合物被运用于电催化时表现出优异的催化性能。为了制备出具有不同催化功能且高效的MOFs衍生物催化剂,需要重点关注MOFs材料本身的特性(结构、杂原子掺杂等)与热处理条件(活化气氛、温度、时间和加热梯度)等条件对催化剂电催化性能的影响。因此,主要从不同金属中心离子的角度介绍了以MOFs为前驱体制备多孔碳纳米材料、纳米颗粒/碳复合物的方法及其在还原反应(ORR),析氢反应(HER)两大电化学催化方面的应用,并对MOFs衍生物催化剂未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 金属有机框架 电化学催化剂 氧还原反应 析氢反应
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石墨烯载Pt纳米粒子的原位还原制备及氧还原电催化性能 被引量:22
11
作者 何卫 邹亮亮 +4 位作者 周毅 卢向军 李媛 张校刚 杨辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期133-138,共6页
采用改进的化学氧化还原法(Hummers法)氧化鳞片石墨,再超声振荡剥离得到氧化石墨烯(GO)水溶液.通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)分子对GO表面功能化,由于带正电荷的PDDA分子功能化的GO与带负电荷的[PtCl6]2-离子间的静电作用,使Pt离子... 采用改进的化学氧化还原法(Hummers法)氧化鳞片石墨,再超声振荡剥离得到氧化石墨烯(GO)水溶液.通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)分子对GO表面功能化,由于带正电荷的PDDA分子功能化的GO与带负电荷的[PtCl6]2-离子间的静电作用,使Pt离子组装到GO表面,再通过原位还原被束缚的Pt离子,同时GO被还原成石墨烯片(GNs),得Pt/PDDA-GNs催化剂.相对空白GNs负载的Pt纳米粒子和商业化Pt/C(JM),Pt/PDDA-GNs催化剂有较高的氧还原活性和稳定性.前者可归因于Pt颗粒尺寸细小和分散度较高,后者是由于PDDA分子与Pt原子间的电子作用及对Pt颗粒的钉扎作用,从而减缓了Pt的氧化和迁移. 展开更多
关键词 石墨烯片 PT纳米粒子 组装 氧还原反应 稳定性
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钙钛矿型双功能氧电极催化剂的研究进展 被引量:9
12
作者 唐致远 宋世栋 刘建华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第B05期233-237,共5页
双功能氧电极由于其在燃料电池、金属 空气电池、碱性水电解工业中的应用,长期以来一直是电化学领域中的研究热点。介绍了钙钛矿型双功能氧电极催化剂的晶体结构特点、常用的制备方法,以及在催化氧气还原反应和氧气析出反应的电催化机... 双功能氧电极由于其在燃料电池、金属 空气电池、碱性水电解工业中的应用,长期以来一直是电化学领域中的研究热点。介绍了钙钛矿型双功能氧电极催化剂的晶体结构特点、常用的制备方法,以及在催化氧气还原反应和氧气析出反应的电催化机理等方面的研究进展概况,并对该类型催化剂及其在双功能氧电极中的应用进行了展望。 展开更多
关键词 钙钛矿型双功能氧电极 催化剂 燃料电池 金属-空气电池
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燃料电池Pt基核壳结构电催化剂的最新研究进展 被引量:21
13
作者 张海艳 曹春晖 +2 位作者 赵健 林瑞 马建新 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期222-229,共8页
综述了用于燃料电池的Pt基核壳结构电催化剂的制备方法和表征方法的最新研究进展.首先,详细介绍了核壳结构催化剂的制备方法,主要包括胶体法、电化学法和化学还原法等.其中胶体法的应用最为广泛,制备过程简单易控;电化学法和化学还原法... 综述了用于燃料电池的Pt基核壳结构电催化剂的制备方法和表征方法的最新研究进展.首先,详细介绍了核壳结构催化剂的制备方法,主要包括胶体法、电化学法和化学还原法等.其中胶体法的应用最为广泛,制备过程简单易控;电化学法和化学还原法在最近几年得到了迅速发展,并有望用于核壳结构电催化剂的批量化生产.其次,简单阐述了核壳结构电催化剂特用的表征方法.其中高角度环形暗场-扫描透射电子显微镜是近年来发展的一种新技术,它利用暗场强度与原子序数的比例关系可以有效地表征核壳电催化剂的特殊结构.最后,总结了存在的问题并展望了可能的发展方向. 展开更多
关键词 燃料电池 铂基催化剂 核壳结构 氧气还原反应 欠电位沉积法
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铂基燃料电池氧还原反应催化剂研究进展 被引量:20
14
作者 李静 冯欣 魏子栋 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期589-601,共13页
质子交换膜燃料电池中,空气电极上进行的氧还原反应动力学过程迟缓,是贵金属铂催化剂的主要消耗反应,但铂储量有限、成本过高、稳定性差等缺点严重制约了质子交换膜燃料电池大规模商业化应用.开发低载量、高催化活性、高稳定铂催化剂是... 质子交换膜燃料电池中,空气电极上进行的氧还原反应动力学过程迟缓,是贵金属铂催化剂的主要消耗反应,但铂储量有限、成本过高、稳定性差等缺点严重制约了质子交换膜燃料电池大规模商业化应用.开发低载量、高催化活性、高稳定铂催化剂是降低燃料电池成本的重要途径之一.本文以作者课题组近年工作为基础,综述了铂基催化剂的稳定性研究,以及以铂合金为代表的低铂氧还原反应催化剂的最新研究进展.文章重点讨论了催化剂的结构设计与制备,并对未来氧还原催化剂的发展提出了展望. 展开更多
关键词 燃料电池 合金 氧还原反应
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质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展 被引量:18
15
作者 聂瑶 丁炜 魏子栋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3305-3318,共14页
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合本课题组的研究工作,综述了最近几年非铂催化剂在燃料电池阴极氧还原方面的研究进展,着重探讨了新型氮掺杂碳基纳米材料的设计与制备,并概述了非铂催化剂面临的困难以及未来发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 氧还原反应 非铂催化剂
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氧还原碳基非贵金属电催化剂研究进展 被引量:18
16
作者 钟国玉 王红娟 +1 位作者 余皓 彭峰 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第10期943-966,共24页
质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的能量转换装置,具有环境友好、能量密度高、转化效率高等优点,能够应用于便携能源及燃料电池电动车领域.但燃料电池阴极氧还原需要大量的铂基催化剂,铂价格昂贵、储量有限、易中毒的缺... 质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的能量转换装置,具有环境友好、能量密度高、转化效率高等优点,能够应用于便携能源及燃料电池电动车领域.但燃料电池阴极氧还原需要大量的铂基催化剂,铂价格昂贵、储量有限、易中毒的缺点限制了它的实际应用.因此,开发低成本、高活性、高稳定性的阴极非贵金属催化剂将能够显著推动质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用.其中碳基非贵金属催化剂作为最有可能替代铂的氧还原催化剂,引起了广泛的研究.基于此,本文首先简单介绍了氧还原的机理;其次将碳基非贵金属催化剂分为过渡金属氮碳催化剂和非金属掺杂碳催化剂,对它们在材料制备和活性中心的研究进行了总结和讨论;最后,报道了碳基非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池单电池中的应用进展. 展开更多
关键词 燃料电池 氧还原 非贵金属催化剂 碳材料 电催化 过渡金属氮碳 掺杂 单电池
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氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能 被引量:17
17
作者 李静 王贤保 +2 位作者 杨佳 杨旭宇 万丽 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期800-805,共6页
采用两步热解法,用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO),通过控制反应温度,制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯.透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱... 采用两步热解法,用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO),通过控制反应温度,制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯.透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱和重叠增加.X射线光电子能谱(XPS)证明,氮元素以吡啶N、吡咯N和石墨化的N 3种形式掺杂在石墨烯中,最高摩尔分数为6.6%.通过循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)测试了nG的电化学性能,结果表明,在酸性电解质中对氧还原(ORR)有较高的催化活性,起始电位在0.1 V左右,电催化还原氧气时主要为四电子反应,且相对商用的Pt/C催化剂有更好的电化学稳定性,其中第一步热解温度为200℃制得的nG催化性能最好. 展开更多
关键词 N掺杂石墨烯 尿素 热解 氧还原反应 电催化剂
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2D MOF Nanoflake-Assembled Spherical Microstructures for Enhanced Supercapacitor and Electrocatalysis Performances 被引量:15
18
作者 Huicong Xia Jianan Zhang +3 位作者 Zhao Yang Shiyu Guo Shihui Guo Qun Xu 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS 2017年第4期62-72,共11页
Metal–organic frameworks(MOFs) are of great interest as potential electrochemically active materials.However, few studies have been conducted into understanding whether control of the shape and components of MOFs can... Metal–organic frameworks(MOFs) are of great interest as potential electrochemically active materials.However, few studies have been conducted into understanding whether control of the shape and components of MOFs can optimize their electrochemical performances due to the rational realization of their shapes. Component control of MOFs remains a significant challenge. Herein, we demonstrate a solvothermal method to realize nanostructure engineering of 2D nanoflake MOFs. The hollow structures withNi/Co-and Ni-MOF(denoted as Ni/Co-MOF nanoflakes and Ni-MOF nanoflakes) were assembled for their electrochemical performance optimizations in supercapacitors and in the oxygen reduction reaction(ORR). As a result, the Ni/CoMOF nanoflakes exhibited remarkably enhanced performance with a specific capacitance of 530.4 F g^(-1)at 0.5 A g^(-1)in1 M LiO H aqueous solution, much higher than that of NiMOF(306.8 F g^(-1)) and ZIF-67(168.3 F g^(-1)), a good rate capability, and a robust cycling performance with no capacity fading after 2000 cycles. Ni/Co-MOF nanoflakes also showed improved electrocatalytic performance for the ORR compared to Ni-MOF and ZIF-67. The present work highlights the significant role of tuning 2D nanoflake ensembles of Ni/Co-MOF in accelerating electron and charge transportation for optimizing energy storage and conversion devices. 展开更多
关键词 Metal–organic frameworks NANOFLAKES Spherical microstructure SUPERCAPACITOR oxygen reduction reaction
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A comprehensive review on recent progress in aluminum-air batteries 被引量:15
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作者 Yisi Liu Qian Sun +3 位作者 Wenzhang Li Keegan R.Adair Jie Li Xueliang Sun 《Green Energy & Environment》 SCIE 2017年第3期246-277,共32页
The aluminum-air battery is considered to be an attractive candidate as a power source for electric vehicles(EVs) because of its high theoretical energy density(8100 Wh kg^(-1)), which is significantly greater than th... The aluminum-air battery is considered to be an attractive candidate as a power source for electric vehicles(EVs) because of its high theoretical energy density(8100 Wh kg^(-1)), which is significantly greater than that of the state-of-the-art lithium-ion batteries(LIBs). However,some technical and scientific problems preventing the large-scale development of Al-air batteries have not yet to be resolved. In this review, we present the fundamentals, challenges and the recent advances in Al-air battery technology from aluminum anode, air cathode and electrocatalysts to electrolytes and inhibitors. Firstly, the alloying of aluminum with transition metal elements is reviewed and shown to reduce the selfcorrosion of Al and improve battery performance. Additionally for the cathode, extensive studies of electrocatalytic materials for oxygen reduction/evolution including Pt and Pt alloys, nonprecious metal catalysts, and carbonaceous materials at the air cathode are highlighted.Moreover, for the electrolyte, the application of aqueous and nonaqueous electrolytes in Al-air batteries are discussed. Meanwhile, the addition of inhibitors to the electrolyte to enhance electrochemical performance is also explored. Finally, the challenges and future research directions are proposed for the further development of Al-air batteries. 展开更多
关键词 Aluminum-air battery Aluminum anode Air cathode oxygen reduction reaction Electrolytes
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Fe/Fe2O3 nanoparticles anchored on Fe-N-doped carbon nanosheets as bifunctional oxygen electrocatalysts for rechargeable zinc-air batteries 被引量:13
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作者 Yipeng Zang Haimin Zhang +5 位作者 Xian Zhang Rongrong Liu Shengwen Liu Guozhong Wang Yunxia Zhang Huijun Zhao 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第7期2123-2137,共15页
Electrocatalysts with high catalytic activity and stability play a key role in promising renewable energy technologies, such as fuel cells and metal-air batteries. Here, we report the synthesis of Fe/Fe203 nanoparticl... Electrocatalysts with high catalytic activity and stability play a key role in promising renewable energy technologies, such as fuel cells and metal-air batteries. Here, we report the synthesis of Fe/Fe203 nanoparticles anchored on Fe-N-doped carbon nanosheets (Fe/Fe2Og@Fe-N-C) using shrimp shell-derived N-doped carbon nanodots as carbon and nitrogen sources in the presence of FeCI3 by a simple pyrolysis approach. Fe/Fe203@Fe-N-C obtained at a pyrolysis temperature of 1,000 ℃ (Fe/Fe2OB@Fe-N-C-1000) possessed a mesoporous structure and high surface area of 747.3 m2-g-1. As an electrocatalyst, Fe/Fe203@Fe-N-C-1000 exhibited bifunctional electrocatalytic activities toward the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media, com- parable to that of commercial Pt/C for ORR and RuO2 for OER, respectively. The Zn-air battery test demonstrated that Fe/Fe2OB@Fe-N-C-1000 had a superior rechargeable performance and cycling stability as an air cathode material with an open drcuit voltage of 1.47 V (vs. Ag/AgCl) and a power density of 193 mW.cm-2 at a current density of 220 mA-cm-2. These performances were better than other commercial catalysts with an open circuit voltage of 1.36 V and a power density of 173 mW-cm^-2 at a current density of 220 mA.cm-2 (a mixture of commercial Pt/C and RuO2 with a mass ratio of 1:1 was used for the rechargeable Zn-air battery measurements). This work will be helpful to design and develop low-cost and abundant bifunctional oxygen electrocatalysts for future metal-air batteries. 展开更多
关键词 N-doped carbon nanodots Fe/Fe2O3@Fe-N-dopedcarbon oxygen reduction reaction oxygen evolution reaction rechargeable zinc-airbattery
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