硫掺杂二氧化钌用于高效酸性氧析出反应

1

作者 冷顺欣 赵浩 +4 位作者 杨晨璐 陈驰 李军 王国樑 杨辉 《功能材料》 北大核心 2025年第10期10232-10236,共5页

二氧化钌(RuO_(2))在酸性介质中具有比二氧化铱(IrO_(2))更高的氧析出反应(OER)活性,被广泛认为是IrO_(2)理想的低成本替代材料。然而,传统RuO_(2)中晶格氧的高反应性导致严重的Ru流失,结构稳定性差。本研究提出了一种晶格硫(S)掺杂策略... 二氧化钌(RuO_(2))在酸性介质中具有比二氧化铱(IrO_(2))更高的氧析出反应(OER)活性,被广泛认为是IrO_(2)理想的低成本替代材料。然而,传统RuO_(2)中晶格氧的高反应性导致严重的Ru流失,结构稳定性差。本研究提出了一种晶格硫(S)掺杂策略,利用强S-O键抑制晶格氧直接参与OER反应,以稳定RuO_(2)中高活性的Ru位点。所制备的催化剂在酸性条件下表现出优异的活性和良好的稳定性,10 mA/cm^(2)下OER过电位仅为268 mV,同时能够稳定运行50 h以上,显著优于商业化RuO_(2)催化剂,证实了晶格S掺杂对于RuO_(2)活性和稳定性的增强作用,为设计高性能Ru基催化剂提供了新思路。 展开更多

关键词 RuO_(2) S掺杂 酸性氧析出反应 稳定性

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酸性电解水过程中氧析出反应的机理及铱基催化剂的研究进展 被引量：6

2

作者 王雪 王意波 +4 位作者 王显 祝建兵 葛君杰 刘长鹏 邢巍 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期616-628,共13页

可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳... 可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳定,又表现出优异的催化性能。然而,由于Ir的稀缺性和昂贵的价格,提高Ir基催化剂的OER活性,开发低Ir催化剂就显得至关重要。对其反应机理的认知是当前的研究热点之一,也是设计优异的OER催化剂的关键所在。因此,首先从OER机理出发,对目前被广泛认可的吸附物逸出机理(AEM)和晶格氧逸出机理(LOER)两种反应机理进行了研究。随后,根据所提出的这两种机理,介绍了OER催化剂设计的基本准则,即调控Ir基催化剂的电子结构,改善反应中间物种在催化活性位点上的吸附能,从而提高OER催化活性。并从催化剂的结构设计、形貌控制、载体材料3个方面简单概述了最近OER催化剂的研究进展。最后,在已有研究的基础上,提出了目前OER催化剂面临的困难与挑战,这为以后相关的研究指明了方向。 展开更多

关键词 质子交换膜电解水技术 氧析出反应 Ir基催化剂 吸附物逸出机理 晶格氧逸出机理

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p-n结增强氧析出反应电催化活性

3

作者 申文杰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1303-1304,共2页

探索最佳路径发展高效、廉价的氧析出反应(oxygen evolution reaction,简称OER)电催化剂越来越得到学术和产业界的关注。一般通过减小粒径提供更多的催化活性位点,或与三维导电基体(碳材料或多孔金属等)复合以增强电极的电子传输和物质... 探索最佳路径发展高效、廉价的氧析出反应(oxygen evolution reaction,简称OER)电催化剂越来越得到学术和产业界的关注。一般通过减小粒径提供更多的催化活性位点,或与三维导电基体(碳材料或多孔金属等)复合以增强电极的电子传输和物质的扩散能力等方法制备具有高活性的催化剂1,2。最近,催化剂活性位点的电子结构和荷电状态的调控等已被证实是提高材料催化活性的有效手段。例如,无机固体中的空穴(氧空穴3或Co空穴4)可有效改善材料的电子传递能力和电荷分布;杂原子的掺杂可构建更多的活性位点和调节电子结构,也是提高催化活性的典型方法5,6;利用有机基团的亲电或亲核特性也可调节催化剂活性位点的载流子密度,进而提高催化活性7。 展开更多

关键词 氧析出反应 电荷分布 载流子密度 电催化活性 有机基团 电子传输 电催化剂 扩散能力

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高效催化氧还原及氧析出反应的掺杂石墨炔的设计与理论计算 被引量：1

4

作者 马骏 钟洋 +5 位作者 张珊珊 黄仪珺 张利鹏 李亚平 孙晓明 夏振海 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期624-632,共9页

在清洁和可再生能源的转化过程中,氧还原反应和氧析出反应需要高效的电催化剂以克服其动力学限制.本文设计了一系列掺杂杂原子的无金属石墨二炔,以促进上述两类关键化学反应.为了评估电催化性能,利用密度泛函理论研究了反应路径和吉布... 在清洁和可再生能源的转化过程中,氧还原反应和氧析出反应需要高效的电催化剂以克服其动力学限制.本文设计了一系列掺杂杂原子的无金属石墨二炔,以促进上述两类关键化学反应.为了评估电催化性能,利用密度泛函理论研究了反应路径和吉布斯自由能变化.计算结果表明,掺杂剂可以优化中间体的吸附,降低反应的过电位.本文还得到了将催化剂性质与催化剂结构相关联的内在描述符,该描述符可以加速开发和筛选新型电催化剂.研究结果可为清洁能源技术(如燃料电池、金属空气电池和电解水等)中碳基催化剂的设计提供指导. 展开更多

关键词 氧还原反应 氧析出反应 杂原子掺杂石墨二炔 描述符 密度泛函理论

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过渡金属基催化剂用于氧析出反应的研究进展 被引量：8

5

作者 宋乃建 郭明媛 +1 位作者 南皓雄 喻嘉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1906-1917,共12页

由于动力学缓慢,在能源转换和储存过程中,特别是在电解水过程,氧析出反应(OER)是一个关键的限制性反应。目前该领域所面临的主要挑战是探索不含贵金属的催化剂,以促进OER反应过程。由于独特的化学、物理特性和低廉的使用成本,过渡金属... 由于动力学缓慢,在能源转换和储存过程中,特别是在电解水过程,氧析出反应(OER)是一个关键的限制性反应。目前该领域所面临的主要挑战是探索不含贵金属的催化剂,以促进OER反应过程。由于独特的化学、物理特性和低廉的使用成本,过渡金属基化合物在水的电化学分解过程中的应用得到了广泛关注。本文综述了尖晶石、钙钛矿和层状双金属氢氧化物(LDH)三种过渡金属化合物作为OER电催化剂的最新研究现状和进展,重点介绍了提高OER催化活性和催化剂稳定性的策略以及相应催化剂的催化性能和效果。综合当前文献的研究结果可以发现,OER催化活性的提高主要有两种措施:一是在催化剂中引入更多的催化活性位点,并且保证这些活性位点尽可能暴露在催化剂的表面;二是优化催化剂的导电性能。通过控制尺寸、形态、晶格缺陷、氧空位、相态及化学组成,或者与导电材料相复合,可以在一定程度上满足上述两种要求。最后,对OER电催化剂的未来发展方向进行简要讨论。 展开更多

关键词 尖晶石 钙钛矿 层状金属氢氧化物 氧析出反应

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LaMnCoNi_(x)O_(3)中Ni掺杂对氧还原/氧析出反应活性的影响

6

作者 孙佳 仇兆忠 +1 位作者 杜磊 尹鸽平 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第5期561-565,共5页

采用溶剂热法制备LaMnCoNi_(x)O_(3)(x=0.1、0.2和0.3)球体钙钛矿氧化物催化剂,该球体催化剂由厚度约为50 nm的纳米片构成,直径大约为1μm。通过高倍扫描电镜、高倍透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行物理表征,并采用三... 采用溶剂热法制备LaMnCoNi_(x)O_(3)(x=0.1、0.2和0.3)球体钙钛矿氧化物催化剂,该球体催化剂由厚度约为50 nm的纳米片构成,直径大约为1μm。通过高倍扫描电镜、高倍透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行物理表征,并采用三电极体系对催化剂进行电化学表征。研究结果表明Ni的掺入可以显著提升LaMnCoNi_(x)O_(3)催化剂的氧还原(ORR)活性和氧析出(OER)活性。当Ni的掺入为0.2时,其ORR和OER活性均最优:ORR半波电位为0.716 V(Hg/HgO,RHE);在电流密度为10 mA/cm^(2)时,OER过电位为410 mV(@1.23 V vs.RHE)。上述结果表明,合理的Ni掺入可以有效地提高催化剂的ORR/OER活性。 展开更多

关键词 钙钛矿氧化物 氧还原反应 氧析出反应

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B,N共掺杂富勒烯C_(70)作为氧还原和氧析出非金属电催化剂的理论研究

7

作者 杨思伟 黄旭日 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第4期70-79,共10页

采用密度泛函理论研究了B,N共掺杂富勒烯C_(70)[C_(68)B(n)N(m),n,m=1~5,分别代表B和N取代的C位点]的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)性能.结果表明,C_(68)B(n)N(m)在热力学上是稳定的,且其ΔG_(*O)OH和ΔG_(*O)与ΔG_(*OH)均呈良好... 采用密度泛函理论研究了B,N共掺杂富勒烯C_(70)[C_(68)B(n)N(m),n,m=1~5,分别代表B和N取代的C位点]的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)性能.结果表明,C_(68)B(n)N(m)在热力学上是稳定的,且其ΔG_(*O)OH和ΔG_(*O)与ΔG_(*OH)均呈良好的线性关系.其中,C_(68)B(4)N(2)与C_(68)B(5)N(2)催化剂的ORR过电位为0.45 V,与商业Pt催化剂相当;C_(68)B(4)N(1)的OER过电位最低(0.38 V),优于传统RuO_(2)催化剂(0.42 V),C_(68)B(1)N(3)也表现出与RuO_(2)相当的OER活性.通过精确调控B,N共掺杂位置,可显著降低ORR与OER过电位,提升C_(70)的催化性能.根据活性趋势图,C_(68)B(n)N(m)的最佳ORR和OER活性分别出现在ΔG_(*O)-ΔG_(*OH)=0.92 eV和ΔG_(*O)-ΔG_(*OH)=1.42 eV处.研究结果为设计和发现新的非金属碳基电催化剂提供了线索. 展开更多

关键词 非金属电催化剂 氧还原反应 氧析出反应 密度泛函理论

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基于镍铁层状双氢氧化物的氧析出催化剂:催化机制、电极设计和稳定性 被引量：1

8

作者 王往 刘宇澄 陈胜利 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期12-44,共33页

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质... 近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质中表现出出色的氧析出性能,过电位很低,在10 mA·cm^(-2)处仅需200-300 mV。虽然人们在开发基于NiFe LDH的高效电催化剂方面做出了巨大努力并取得了一些成果,但是要进一步降低其过电位具有相当的挑战性。为了克服这个瓶颈,就需要明确识别其活性位点和催化机理,从根本出发来探究新的解决方案,以获得具有超低过电位的催化剂。本综述首先回顾了NiFe LDH的结构、组成和发展历史。虽然人们在研究催化活性位点和机制方面付出了巨大努力,但其真正的催化位点和机制仍然是模棱两可并存在争议的。我们对催化位点研究的代表性工作进行了全面分析,希望对催化机理和活性位点能提供一些深入认识和理解。此外,我们还就增强其催化活性的各种策略,如杂原子掺杂和引入空位等,进行了总结并基于电子和几何结构对其活性提高原理进行了分类,为开发高性能的NiFe LDH基催化剂提供新的见解和方向。此外,催化剂的稳定性,尤其是在高电流密度等技术条件下的稳定性至关重要,但常常被人们忽视。最新的研究表明,NiFe LDH基催化剂在高电流密度下运行一段时间就会出现严重的活性衰减。因此,本综述强调了稳定性问题的重要性,以引起更多研究者对此问题的关注,并分析了NiFe LDH基催化剂的衰减机理,总结和讨论了基于这些衰减机理开发的改善稳定性问题的最新策略。最后,本综述讨论了制备兼具优异催化活性和稳定性的NiFe LDH基的高效催化剂的可能发展方向。 展开更多

关键词 镍铁层状双氢氧化物 氧析出反应 催化机制 电极设计 稳定性

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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

9

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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海藻酸钠-铁-有机凝胶衍生铁基催化剂的氧析出性能研究

10

作者 李志英 李燕 +1 位作者 田栋 江峰 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期346-350,共5页

以海藻酸钠为碳基质,有序组装铁离子与均苯三酸形成的金属有机凝胶,通过NaCl辅助热解前驱体,形成一种富含Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)C活性位点的石墨化碳片(FeOC/C-s)材料,作为碱性介质中析氧反应催化剂。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描... 以海藻酸钠为碳基质,有序组装铁离子与均苯三酸形成的金属有机凝胶,通过NaCl辅助热解前驱体,形成一种富含Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)C活性位点的石墨化碳片(FeOC/C-s)材料,作为碱性介质中析氧反应催化剂。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜对FeOC/C-s催化剂进行表征并测试了其电化学性能。结果表明,FeOC/C-s催化剂表现出较好的析氧催化性能,归功于铁基活性中心良好的分散性以及富缺陷石墨化碳的协同作用。NaCl辅助热解为改善催化剂性能提供了有力保障。 展开更多

关键词 海藻酸钠 金属有机凝胶 热解 氧析出反应 电催化剂

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SAPO-34模板法制备多级孔石墨烯笼用作双功能氧还原/氧析出电催化剂（英文） 被引量：3

11

作者 钟玲 唐城 +4 位作者 王斌 王浩帆 高上 王垚 张强 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期509-516,共8页

具有三维多级孔道结构的石墨烯材料可以作为氧还原反应、氧析出反应的电催化剂,体现出优异的反应活性。在合成石墨烯的众多方法中,化学气相沉积法(CVD)具有良好的应用前景,但可作为CVD法石墨烯沉积模板的材料十分有限。本文采用磷酸硅... 具有三维多级孔道结构的石墨烯材料可以作为氧还原反应、氧析出反应的电催化剂,体现出优异的反应活性。在合成石墨烯的众多方法中,化学气相沉积法(CVD)具有良好的应用前景,但可作为CVD法石墨烯沉积模板的材料十分有限。本文采用磷酸硅铝分子筛(SAPO-34)用作多级孔石墨烯的沉积模板制备石墨烯材料。所得石墨烯材料可完整保留SAPO-34分子筛的立方体颗粒结构,呈现为由具有微孔/介孔结构的超薄石墨烯层围成的微米尺度空心立方体结构。引入氨气煅烧,可以得到原子分数6.84%的氮掺杂量。由于具有独特的孔结构,丰富的缺陷位点以及良好的杂原子掺杂,制得的石墨烯材料体现出高效的双功能氧还原与氧析出反应催化活性。 展开更多

关键词 石墨烯材料 多级孔结构 氧还原反应 氧析出反应 分子筛 SAPO-34 掺氮碳材料

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低铱酸性氧析出电催化剂的研究进展 被引量：2

12

作者 倪静 施兆平 +5 位作者 王显 王意波 吴鸿翔 刘长鹏 葛君杰 邢巍 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期35-59,共25页

开发高性能、低成本的氧析出反应(OER)电催化剂是促进质子交换膜水电解(PEMWE)制氢规模化应用的关键。迄今为止,OER催化剂的最佳选项仍为贵金属铱(Ir),但其仍存在活性不足和储量稀缺的问题,进而增加了材料成本和电力成本。因此,开发低I... 开发高性能、低成本的氧析出反应(OER)电催化剂是促进质子交换膜水电解(PEMWE)制氢规模化应用的关键。迄今为止,OER催化剂的最佳选项仍为贵金属铱(Ir),但其仍存在活性不足和储量稀缺的问题,进而增加了材料成本和电力成本。因此,开发低Ir载量、高活性和稳定性间距,且能够满足PEMWE设备中大电流密度和长期运行要求的OER催化剂是十分必要的。这些目标的实现需要深入理解酸性OER机制、明晰材料设计方法,并建立可靠的性能评估指标(特别是对耐久性的评估)。综上,本文首先系统总结了目前被广泛接受的酸性OER活性表达机制(即吸附析出机制、晶格氧氧化机制和多活性中心机制)和失活机制(即活性物种溶解、晶相和形态演化、催化剂脱落和活性位点阻塞),为催化剂的微观结构设计提供指导。其次,我们讨论了最近报道的几类低铱OER催化剂,包括多金属合金氧化物、负载型催化剂、具有特殊空间结构的催化剂和单位点催化剂,并重点描述低Ir催化剂中的性能如何得以调控以及其中潜在的构效关系。随后,我们介绍了常用的催化剂稳定性评价指标、催化剂失活表征技术以及模拟PEMWE实际操作条件的催化剂寿命测试方法,希望为催化剂筛选提供依据。最后,针对未来可用于PEMWE体系的低铱OER催化剂的探索提出了一些可行建议。 展开更多

关键词 氧析出反应 质子交换膜水电解 低铱载量 活性稳定性机制 稳定性评估指标

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钙钛矿氧化物LaCuO_(3)的电子结构调控及电催化析氧性能 被引量：3

13

作者 侯伟莉 张影 +2 位作者 尚吉花 孙宇峰 梁丹丹 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期5126-5133,共8页

钙钛矿型氧化物因其具有相对较高的OER催化活性,成为了电解水阳极催化剂的热门材料之一。采用溶胶—凝胶法合成LaCuO_(3)钙钛矿型氧化物,通过Co、Ni元素掺杂提高电催化剂的催化活性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散... 钙钛矿型氧化物因其具有相对较高的OER催化活性,成为了电解水阳极催化剂的热门材料之一。采用溶胶—凝胶法合成LaCuO_(3)钙钛矿型氧化物,通过Co、Ni元素掺杂提高电催化剂的催化活性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)表征以及稳态极化(LSV)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试分析,发现LaCu_(0.8)Ni_(0.2)O_(3)在10 mA/cm^(2)时,过电位最低为285 mV,具有较好的OER催化活性。这是由于Ni元素的离子半径大于Cu元素的离子半径,增加了催化剂的反应活性位点,从而提高了其催化活性。 展开更多

关键词 Cu基钙钛矿氧化物 元素掺杂 电子调控 电催化 氧析出反应

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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

14

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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无定型NiCo氧化物的制备及氧析出电催化性能研究 被引量：2

15

作者 赵静 何晓燕 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第5期896-901,907,共7页

氧析出反应(OER)涉及多个电子的转移,动力学较为缓慢,被认为是电解水过程的瓶颈半反应。因此开发高效、稳定的氧析出反应电催化剂,降低该反应的外加过电位是电解水技术发展的关键。本文采用简单的化学浴沉积方法,经低温焙烧成功制备出... 氧析出反应(OER)涉及多个电子的转移,动力学较为缓慢,被认为是电解水过程的瓶颈半反应。因此开发高效、稳定的氧析出反应电催化剂,降低该反应的外加过电位是电解水技术发展的关键。本文采用简单的化学浴沉积方法,经低温焙烧成功制备出多孔的无定型NiCo氧化物催化剂,并且该方法一次制备量可达克级。无定型NiCo氧化物因富含氧空位相对于其晶态的NiCo2O4尖晶石复合氧化物具有更优的OER性能,在碱性介质(0.1 mol/L KOH)中当电流密度为10 mA/cm2时的过电位为370 mV,并且表现出优异的催化稳定性。 展开更多

关键词 氧析出反应 无定型氧化物 氧空位 电催化性能

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镍电极在KOH水溶液中析氧行为的研究 被引量：7

16

作者 曹晓燕 袁华堂 +1 位作者 周作祥 张允什 《电化学》 CAS CSCD 1998年第4期428-433,共6页

用恒电流法测试在２２～７０℃之间电解３０ｗｔ．％ＫＯＨ水溶液时Ｎｉ阳极的稳态极化曲线以及该过程的交换电流密度ｉ０，Ｔａｆｅｌ斜率ｂ，传递系数β和不同电流密度下的析氧过电位随电解温度的变化关系结果发现：４０℃是各参量... 用恒电流法测试在２２～７０℃之间电解３０ｗｔ．％ＫＯＨ水溶液时Ｎｉ阳极的稳态极化曲线以及该过程的交换电流密度ｉ０，Ｔａｆｅｌ斜率ｂ，传递系数β和不同电流密度下的析氧过电位随电解温度的变化关系结果发现：４０℃是各参量随温度变化的一个突出变点，４０℃以下，高过电位区的Ｔａｆｅｌ斜率达１２０ｍＶ以上，低过电位区的反应活化能Ｅａ为７９．８８ｋＪ／ｍｏｌ，而４０℃以上时，上述两参数分别为６０～７０ｍＶ和５５．３２ｋＪ／ｍｏｌ． 展开更多

关键词 镍电极 氧析出反应 析氧行为 氢氧化钾溶液

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生物质炭在锌空气电池中的应用进展

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作者 路妍 商守龙 +1 位作者 瞿宇帆 鲁南 《功能材料》 北大核心 2025年第8期8062-8069,8079,共9页

重点探讨了生物质炭的制备方法,特别是炭化和活化工艺对材料孔隙结构、比表面积和活性位点的影响,进而影响其催化活性。此外,还分析了生物质炭与金属、非金属材料复合的策略。研究表明,复合材料可以有效协同不同组分的优势,从而提升整... 重点探讨了生物质炭的制备方法,特别是炭化和活化工艺对材料孔隙结构、比表面积和活性位点的影响,进而影响其催化活性。此外,还分析了生物质炭与金属、非金属材料复合的策略。研究表明,复合材料可以有效协同不同组分的优势,从而提升整体性能。虽然生物质炭基催化剂在锌空气电池中展现出应用潜力,但仍面临一些挑战。未来的研究应集中于优化生物质炭的制备工艺,调控其孔结构和表面化学性质,并深入研究其催化机制,以及开发新型高效的复合材料,以期最终实现生物质炭基锌空气电池的商业化应用。 展开更多

关键词 生物质炭 锌空气电池 电催化剂 氧还原反应 氧析出反应

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NiFe2O4/NiO纳米复合材料的制备及电催化水氧化性能 被引量：5

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作者 冯晓磊 曲宗凯 +3 位作者 陈俊 王登登 陈旭 杨文胜 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1999-2005,共7页

以镍铁水滑石为单一前驱体,通过高温焙烧制备了NiFe_2O_4/NiO纳米复合材料,对该纳米复合材料在碱性介质中电催化水的氧化性能进行了研究.结果表明,相比于化学共沉淀法制备的单独NiFe_2O_4、NiO及其物理混合物NiFe_2O_4+NiO,NiFe_2O_4/Ni... 以镍铁水滑石为单一前驱体,通过高温焙烧制备了NiFe_2O_4/NiO纳米复合材料,对该纳米复合材料在碱性介质中电催化水的氧化性能进行了研究.结果表明,相比于化学共沉淀法制备的单独NiFe_2O_4、NiO及其物理混合物NiFe_2O_4+NiO,NiFe_2O_4/NiO纳米复合材料具有更高的电催化水氧化活性和更好的循环稳定性.电流密度为10 m A/cm2时过电位仅为364 m V. 展开更多

关键词 尖晶石型金属氧化物 氧析出反应 分解水 纳米复合材料

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高结晶度硼酸镍纳米棒的制备及其电催化析氧性能研究 被引量：2

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作者 徐希 刘娟 +1 位作者 吴华宗 江文杰 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期319-323,共5页

氢能被视为21世纪最具发展潜力的能源.电解水制氢具有诸多优点,如原料来源广泛、操作简便、产品纯度高、无污染,已成为最具有应用前景的方法之一,但其阳极氧析出反应动力学缓慢,严重制约电解水制氢的效率.因此,发展氧析出电催化剂尤为重... 氢能被视为21世纪最具发展潜力的能源.电解水制氢具有诸多优点,如原料来源广泛、操作简便、产品纯度高、无污染,已成为最具有应用前景的方法之一,但其阳极氧析出反应动力学缓慢,严重制约电解水制氢的效率.因此,发展氧析出电催化剂尤为重要.本文利用高温煅烧法制备了硼酸镍纳米棒,长度约为2μm,直径约为200nm.与文献报道的低结晶度或无定型硼酸盐析氧催化剂不同,硼酸镍纳米棒的结晶度较高,并且具有较好的OER催化活性和稳定性.其催化活性可以通过与其他导电材料复合或进一步减小其尺寸等方式提升. 展开更多

关键词 硼酸镍 纳米棒 电催化 氧析出反应

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一体式可再生燃料电池双功能氧催化剂的研究进展 被引量：3

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作者 郑天龙 欧明玉 +3 位作者 徐松 毛信表 王释一 和庆钢 《电化学》 CAS 北大核心 2023年第7期1-15,共15页

双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能,铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中... 双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能,铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中作为双功能氧催化剂。同时,近年来对于非铂族双功能氧催化剂的研究也取得了较大进展。本篇综述从一体式可再生燃料电池中氧还原及氧析出反应的作用机理出发,首先着重对传统铂基双功能催化剂的构效关系进行了总结,其次介绍了钙钛矿型、尖晶石型氧化物、非金属等新型双功能氧催化剂的发展趋势。此外,本文对于该研究领域所存在的限制条件和发展路线也进行了总结与展望。 展开更多

关键词 一体式可再生燃料电池 双功能氧催化剂 氧还原反应 氧析出反应 Pt基电催化剂 非Pt族电催化剂

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