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炭载Cu掺杂Mn_(3)O_(4)的氧还原催化活性与锌空气电池性能强化研究
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作者 张钧凯 诸葛祥群 +1 位作者 刘通 罗鲲 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期104-110,共7页
通过沉积-焙烧方法合成了一种在炭黑上Cu掺杂Mn_(3)O_(4)的氧还原反应(ORR)功能催化剂MCO/C。通过优化Mn与Cu的摩尔比合成得到Mn和Cu元素混合价态的MCO/C-51。在ORR过程中,MCO/C-51在Cu_(2)O/C、Mn_(3)O_(4)/C、MCO/C-31和MCO/C-71中表... 通过沉积-焙烧方法合成了一种在炭黑上Cu掺杂Mn_(3)O_(4)的氧还原反应(ORR)功能催化剂MCO/C。通过优化Mn与Cu的摩尔比合成得到Mn和Cu元素混合价态的MCO/C-51。在ORR过程中,MCO/C-51在Cu_(2)O/C、Mn_(3)O_(4)/C、MCO/C-31和MCO/C-71中表现出最佳的ORR催化活性,其Tafel斜率为73.6 mV/dec,电子转移数约为4.2,具有优异的循环稳定性。在锌-空气电池(ZABs)的阴极使用MCO/C-51催化剂,ZABs的循环寿命在5 mA/cm^(2)时超过128 h,其充放电容量也大幅提升,ZABs的比容量和功率密度分别达到691 mAh/(g Zn)和80 mW/cm^(2)。 展开更多
关键词 CU掺杂 Mn_(3)O_(4) 炭黑 氧还原催化 锌空气电池
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添加Al对燃料电池阴极催化剂(Pt-Fe)/Pt合金微观组织及氧还原催化性能的影响
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作者 宋大凤 雷宗坤 曾小华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期4061-4066,共6页
为提高燃料电池阴极催化剂(Pt-Fe)/Pt合金的氧还原催化活性和稳定性,在Pt-Fe合金体系中引入元素Al,熔炼得到中间合金(Pt-Fe)Al,再经过NaOH溶液定向腐蚀得到(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金,用其作为燃料电池氧还原反应的催化剂,并对其结构、... 为提高燃料电池阴极催化剂(Pt-Fe)/Pt合金的氧还原催化活性和稳定性,在Pt-Fe合金体系中引入元素Al,熔炼得到中间合金(Pt-Fe)Al,再经过NaOH溶液定向腐蚀得到(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金,用其作为燃料电池氧还原反应的催化剂,并对其结构、催化活性和稳定性进行了研究。结果表明,所制备的催化剂材料(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金具有由几个原子层厚的纯Pt外壳和成分为(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al的内核构成的双模孔隙且内部互通的包覆式结构。相比于传统燃料电池的氧还原反应催化剂Pt/C材料以及由Pt-Fe体系制备的Pt_(46)Fe_(54)/Pt合金,(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金的比活性分别是Pt_(46)Fe_(54)/Pt合金、Pt/C比活性的1.21倍和2.69倍,其质量活性分别是Pt_(46)Fe_(54)/Pt和Pt/C的1.17倍和5.3倍。在催化稳定性方面,(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt的电化学活性面积在10 000圈伏安循环后衰减到89%,然后趋于稳定,且循环40 000圈后其仍保留80%的电化学活性面积。由此可见,所制备的催化剂材料(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金具有较高的催化活性及催化稳定性。 展开更多
关键词 燃料电池 铝元素 (铂-铁-铝)/铂合金 微观组织 氧还原催化性能
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空气电极氧还原催化剂的研究
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作者 魏杰 王辉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期583-586,共4页
锌空气电池因其具有性能稳定、比能量高、放电电流大、原材料来源广泛、成本低廉等优点一直受到广泛重视。空气电极作为锌空气电池中的一部分,在锌电极的研究几乎进入停滞阶段的现在,已成为决定整个锌空气电池性能的关键,因此有必要对... 锌空气电池因其具有性能稳定、比能量高、放电电流大、原材料来源广泛、成本低廉等优点一直受到广泛重视。空气电极作为锌空气电池中的一部分,在锌电极的研究几乎进入停滞阶段的现在,已成为决定整个锌空气电池性能的关键,因此有必要对其进行深入的研究。利用共沉淀和溶胶凝胶法合成了两类催化剂,分析了其X射线衍射谱图,初步研究了其对氧阴极还原的极化曲线,研究结果表明:在两类催化剂中,n(Ni):n(Mn)为2:8的催化剂为最佳的共沉淀法制备的催化剂,LaNi0.5Mn0.5O3为溶胶凝胶法制备的B位Ni、Mn掺杂的最佳催化剂。 展开更多
关键词 锌空气电池 空气电极 氧还原催化
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MnO_x-M/AC(M=La,Ce,Co,Ni)氧还原催化材料的制备及性能(英文)
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作者 潘林茂 南俊民 +1 位作者 舒东 宋彦 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期177-178,共2页
用热解法制备了掺杂La、Ce、Co、Ni等元素的氧还原催化材料MnOx/AC,并采用XRD和电化学方法对所制备材料的性质和电化学反应性能进行了表征。结果表明,掺杂适量的La、Ce、Co和Ni等元素可改善电极的氧还原反应性能。掺杂La和Co元素的MnOx... 用热解法制备了掺杂La、Ce、Co、Ni等元素的氧还原催化材料MnOx/AC,并采用XRD和电化学方法对所制备材料的性质和电化学反应性能进行了表征。结果表明,掺杂适量的La、Ce、Co和Ni等元素可改善电极的氧还原反应性能。掺杂La和Co元素的MnOx/AC氧催化还原性能最好,其中,在50mA/cm2的电流条件下,使用这两种掺杂材料所制备的模拟锌-空气电池的放电电压分别为1.1236V和1.1246V。 展开更多
关键词 氧还原催化 MnOx/AC 阴极线性极化
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氧还原催化材料与催化机理及活性位点的研究进展 被引量:4
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作者 潘云 吴承仁 +1 位作者 陈绍维 伍小波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期41-44,共4页
燃料电池被认为是解决能源枯竭、环境污染的新能源方案之一。氧还原催化剂是其最关键的材料之一。在氧还原催化剂中,Pt/C是目前商业化最好的催化剂,但其资源有限、价格昂贵等缺点已经阻碍了燃料电池的发展与大规模生产。在非铂燃料电池... 燃料电池被认为是解决能源枯竭、环境污染的新能源方案之一。氧还原催化剂是其最关键的材料之一。在氧还原催化剂中,Pt/C是目前商业化最好的催化剂,但其资源有限、价格昂贵等缺点已经阻碍了燃料电池的发展与大规模生产。在非铂燃料电池催化材料中,氮掺杂纳米管阵列、氮掺杂石墨烯等非金属催化材料展示出了氧还原催化的“四电子”过程及优异的抗一氧化碳“毒性”,同时具有较高的催化活性及抗甲醇稳定性。原子掺杂非金属催化剂已被证明是非常有前途的潜在催化材料。但关于原子掺杂碳基催化材料的研究中,对原子催化物质与活性位点的认识存在争议,虽然原子掺杂改变了碳基能带,修饰了电子特性并操纵表面元素的变化,但对其活性位点协同效应、详细机理的研究还在探讨之中。掺杂原子与碳原子间不同的电负性所引起的电荷转移能有效提高催化材料的氧还原催化性能。由于掺杂原子与碳原子电负性不同,增加了碳的n-型导电性与正电荷,改变了碳六环原有完整结构,形成了具有特定杂化的共轭体系。同时由于掺杂原子与碳原子原子半径、键能不同,在碳六环结构中会出现缺陷、电荷不匀,使得电中性被破坏,一方面利于氧气的吸附,另一方面利于氧气的活化解离,促进了氧还原活性的提高。但目前很难确定活性位点确切的位置结构、电荷转移机理和化学性质。纳米碳材料的催化活性往往与其表面化学性能/缺陷、表面官能团的类型、密度相关,当碳表面出现空位、间隙、边界等缺陷时更容易与外界极性原子或非饱和官能团结合,进而具备一定的氧化还原催化活性。碳缺陷对于材料结构与性能起着重要的作用,碳材料中各类型的缺陷不但改变纳米材料的结构和物化性质,而且改变了碳材料本身的形态。虽然目前对缺陷类型的确定与定性分析还没有形成统一认识,但其电催化性能的贡献已被认可。本文主要从原子掺杂、分子内电荷转移、原子类型及转化、表面缺陷角度出发,归纳了氧还原催化剂材料的研究进展,介绍了催化材料与电催化活性位点间的作用机理;分析了氧还原催化材料面临的问题并展望了新型氧还原催化材料的研究方向,以期为制备高性能、稳定和廉价的新型非金属催化材料提供参考。 展开更多
关键词 原子掺杂 活性位点 缺陷 氧还原催化
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单位点Cr-N4/C用作酸性介质中高效稳定的氧还原催化剂新进展
6
作者 新型 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期256-256,共1页
非贵金属氧还原催化剂是解决燃料电池成本和贵金属资源短缺问题的必由之路,目前非贵金属氧还原催化剂的研究热点聚焦于单原子Fe-Nx/C材料。然而,在酸性介质中,Fe与中间产物H2O2通过Fenton反应产生强氧化性自由基(ROS),氧化活性位点周围... 非贵金属氧还原催化剂是解决燃料电池成本和贵金属资源短缺问题的必由之路,目前非贵金属氧还原催化剂的研究热点聚焦于单原子Fe-Nx/C材料。然而,在酸性介质中,Fe与中间产物H2O2通过Fenton反应产生强氧化性自由基(ROS),氧化活性位点周围的碳,削弱活性位点催化O2还原能力. 展开更多
关键词 氧还原催化 Cr-N4/C 单位点 酸性介质
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炭载Ru-Fe催化剂对直接甲酸燃料电池中氧还原的电催化性能研究 被引量:3
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作者 贾羽洁 曹爽 +1 位作者 唐亚文 陆天虹 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第4期674-678,共5页
研究了作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)阴极催化剂的炭载Ru(Ru/C)和炭载Ru-Fe(Ru-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。发现Ru-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Ru/C催化剂。进一步的研究发现,只有与Ru形成合金的Fe才能提... 研究了作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)阴极催化剂的炭载Ru(Ru/C)和炭载Ru-Fe(Ru-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。发现Ru-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Ru/C催化剂。进一步的研究发现,只有与Ru形成合金的Fe才能提高Ru/C催化剂对氧还原的电催化活性。另外,Ru-Fe/C催化剂对甲酸氧化没有电催化活性。因此,Ru-Fe/C催化剂也有很好的抗甲酸能力。所以,Ru-Fe/C催化剂适合作为DFAFC的阴极催化剂。 展开更多
关键词 Ru/C催化 Ru-Fe/C催化 酸处理 还原催化性能
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卟啉-金属氧簇超分子化合物的光谱及电催化氧还原 被引量:5
8
作者 刘淑清 徐吉庆 +3 位作者 孙浩然 李冬梅 曾庆新 宋玉江 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2001年第2期128-133,共6页
应用紫外可见吸收光谱研究了 meso-四 (4-N-苄基吡啶基 )卟啉 (MTBPyP4+ ,M=H2,Zn)阳离子与金属氧簇阴离子 (SiW12O4- 40)在水溶液中的光谱行为 .光谱演变及 Job图表明 MTBPyP4+与 SiW12O4- 40在水溶液中可形成稳定的 1∶ 1的超分... 应用紫外可见吸收光谱研究了 meso-四 (4-N-苄基吡啶基 )卟啉 (MTBPyP4+ ,M=H2,Zn)阳离子与金属氧簇阴离子 (SiW12O4- 40)在水溶液中的光谱行为 .光谱演变及 Job图表明 MTBPyP4+与 SiW12O4- 40在水溶液中可形成稳定的 1∶ 1的超分子化合物 .同时本文还考察了化学计量为 1∶ 1的 [CoTBPyP][SiW12O40]超分子化合物的电催化分子氧还原行为 ,表明该类超分子化合物有望成为一类新的催化氧还原的修饰电极材料 . 展开更多
关键词 阳离子卟啉 金属簇阴离子 超分子化合物 催化还原 光谱 燃料电池 催化剂材料
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钌钴合金催化剂氧还原活性的研究
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作者 高东 郑巧玲 +2 位作者 程璇 王帮润 李恒毅 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期738-745,共8页
采用相对廉价的金属氯化物作为前驱体,探索了通过浸渍还原并结合热处理制备钌钴合金催化剂的方法.通过正交试验,考察了钌/钴摩尔比、载体种类、热处理温度以及热处理时间对钌钴合金催化剂的晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸、微观结构和酸... 采用相对廉价的金属氯化物作为前驱体,探索了通过浸渍还原并结合热处理制备钌钴合金催化剂的方法.通过正交试验,考察了钌/钴摩尔比、载体种类、热处理温度以及热处理时间对钌钴合金催化剂的晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸、微观结构和酸性介质中氧还原反应(ORR)活性的影响,从而确定了最佳的合成参数为:钌/钴摩尔比为0.5,载体为碳纳米管,热处理温度为400℃,热处理时间为1h.在优化条件下制备的碳纳米管负载钌钴合金催化剂以六方相结构为主,元素组成近似为Ru0.51Co,具有良好的电催化活性,在高氯酸溶液中的ORR电位高达749mV,在0.1~0.4V时的电子转移数接近4. 展开更多
关键词 钌钴合金 质子交换膜燃料电池 氧还原催化 正交试验
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碳基氧还原反应催化剂研究概述 被引量:1
10
作者 罗明生 邵长科 +1 位作者 宋焕巧 王晨 《电池》 CAS 北大核心 2023年第3期328-332,共5页
氧还原反应(ORR)所用的主要催化剂Pt/C存在成本高、抗中毒能力低及稳定性差等劣势,难以进一步商业化。碳基催化剂具有成本低、导电性高、结构多变和资源丰富等优点,有替代铂基材料成为商用氧还原催化剂材料的潜力。对氧还原反应机理进... 氧还原反应(ORR)所用的主要催化剂Pt/C存在成本高、抗中毒能力低及稳定性差等劣势,难以进一步商业化。碳基催化剂具有成本低、导电性高、结构多变和资源丰富等优点,有替代铂基材料成为商用氧还原催化剂材料的潜力。对氧还原反应机理进行介绍;从碳基材料的纳米结构、杂原子掺杂碳基材料两个方面,对碳基氧还原催化剂设计方法进行阐述和总结;对碳基氧还原催化剂的发展进行展望。 展开更多
关键词 碳基材料 还原反应催化 阴极材料 燃料电池
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钴氮共掺杂生物质活性炭提升氧化还原催化剂性能 被引量:1
11
作者 刘建华 刘江涛 +2 位作者 邢献军 朱成成 叶聪 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期996-1002,共7页
采用新鲜海带为原料,先真空冷冻干燥,粉碎过筛后与一定量KOH干混,高温活化制备生物质活性炭,选取优化后的活性炭掺杂钴氮元素,经过高温煅烧形成Co-N-C型非贵重金属催化剂.结果表明,海带基生物质活性炭在活化温度为800℃,活化时间60 min... 采用新鲜海带为原料,先真空冷冻干燥,粉碎过筛后与一定量KOH干混,高温活化制备生物质活性炭,选取优化后的活性炭掺杂钴氮元素,经过高温煅烧形成Co-N-C型非贵重金属催化剂.结果表明,海带基生物质活性炭在活化温度为800℃,活化时间60 min下比表面积为2071. 72 m2/g,总孔容为1. 20 cm3/g,产率为25. 06%;该生物质活性炭掺杂钴氮元素获得的催化剂材料拥有很好的ORR(氧还原反应)活性、耐甲醇性和稳定性,可以被广泛的应用在能源领域. 展开更多
关键词 生物质活性炭 钴氮掺杂 氧还原催化 微孔结构 海带
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基于密度泛函理论的过渡金属酞菁配合物氧还原反应催化能力 被引量:1
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作者 周苏 姜缜 DE LILE J R 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1422-1427,共6页
通过分析钛酞菁(TiPc)、铁酞菁(FePc)、钴酞菁(CoPc)、铜酞菁(CuPc)和镍酞菁(NiPc)5种过渡金属酞菁配合物(TMPcs)的O_2吸附能、OH吸附能、H_2O_2吸附能和H_2O吸附能,发现TMPcs的氧还原能力与O_2吸附能有一定关系,O_2吸附能越大,其氧还... 通过分析钛酞菁(TiPc)、铁酞菁(FePc)、钴酞菁(CoPc)、铜酞菁(CuPc)和镍酞菁(NiPc)5种过渡金属酞菁配合物(TMPcs)的O_2吸附能、OH吸附能、H_2O_2吸附能和H_2O吸附能,发现TMPcs的氧还原能力与O_2吸附能有一定关系,O_2吸附能越大,其氧还原反应催化能力越强.基于密度泛函理论(DFT)和量子力学原理,计算了TiPc的相关吸附能,结果显示:在5种TMPcs中TiPc的O_2吸附能力最强;TiPc的O_2吸附能大于其OH吸附能;TiPc的O_2吸附能远大于其H_2O吸附能.在分析TMPcs反应机理的基础上,根据氧还原反应中吉布斯自由能的变化,比较TiPc、FePc、CoPc和Pt作为催化剂的4种情况,理论计算结果表明,TiPc作为催化剂的氧还原反应过程中没有明显的能垒,且速率控制步骤的能垒为零.由此可得,TiPc的氧还原催化能力优于已有实验结果的其他TMPcs和Pt,有可能替代Pt作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氧化还原催化剂. 展开更多
关键词 过渡金属酞菁配合物 钛酞菁配合物 还原反应催化 密度泛函理论 质子交换膜燃料电池
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功能化Pt-GC电极上氧电催化还原的研究
13
作者 张云河 李新海 +2 位作者 许明飞 吴显明 邓凌峰 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期199-202,共4页
采用化学修饰技术,在电极上引入C襒O、C—N等功能团对玻璃碳(GC)电极进行了功能化,研究了功能团对电极上Pt晶粒度的影响,对Pt晶粒度与功能性的关系进行了讨论。用旋转圆盘电极RDE(Rotating disk electrode)技术对氧在功能化电极上的电... 采用化学修饰技术,在电极上引入C襒O、C—N等功能团对玻璃碳(GC)电极进行了功能化,研究了功能团对电极上Pt晶粒度的影响,对Pt晶粒度与功能性的关系进行了讨论。用旋转圆盘电极RDE(Rotating disk electrode)技术对氧在功能化电极上的电催化还原进行了研究,研究表明C襒O功能化GC电极对氧还原的电催化作用优于未功能化GC电极,而C—N功能化的GC电极不如未功能化电极。在Pt-GC电极上,C—N功能化电极对氧的电催化还原性能高于未功能化的Pt-GC电极,C襒O功能化电极则低于未功能化电极。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阴极反应 功能化 Pt-GC电极 催化还原
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Co-Co_(9)S_(8)/N掺杂科琴黑复合材料的制备及其氧还原反应催化性能
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作者 李福枝 陈真 +3 位作者 张丹 孙翱魁 石璞 贺全国 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1579-1588,共10页
采用普鲁士蓝类似物作为前驱体,结合高温煅烧,制备了高导电碳(氮掺杂科琴黑)支撑、单金属引入的Co-Co_(9)S_(8)/N-KB氧还原反应(ORR)催化剂。研究了煅烧温度对ORR催化性能的影响。结果发现,在800℃下进行煅烧,所得催化剂的ORR催化活性最... 采用普鲁士蓝类似物作为前驱体,结合高温煅烧,制备了高导电碳(氮掺杂科琴黑)支撑、单金属引入的Co-Co_(9)S_(8)/N-KB氧还原反应(ORR)催化剂。研究了煅烧温度对ORR催化性能的影响。结果发现,在800℃下进行煅烧,所得催化剂的ORR催化活性最大,其起始电位和半波电位分别为0.93和0.83 V,与商业级Pt/C相当,并且极限电流密度高达5.7 mA·cm^(-2)。该催化剂的稳定性也十分优异,经过10000 s长时间持续催化后电流密度还能保持初始值的95.6%;在0.5~1.0 V之间进行5000次循环的加速老化实验之后,其半波电位仅偏移了8.6 mV。此外,在铝-空气全电池应用中,在50 mA·cm^(-2)的放电电流密度下,Co-Co_(9)S_(8)/N-KB催化剂的放电电压可达1.53 V,高于商业级Pt/C。 展开更多
关键词 硫化钴 铝-空气电池 还原反应催化
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纳米Fe(OH)_3为模板的三维石墨烯类多孔碳的制备及其催化氧还原性能研究 被引量:2
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作者 孙崇云 李忠芳 +2 位作者 卢雪伟 钟西站 刘玉荣 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期157-163,共7页
以煤焦油沥青为碳源、纳米Fe(OH)_3为模板制备了一种三维石墨烯类多孔碳材料.通过测试氧还原性能,确定了最佳制备工艺:反应物煤沥青、纳米Fe(OH)_3、KOH的质量配比为6:8:4,热解温度为800oC.扫描电镜测试结果表明,制得的产品具有明显的... 以煤焦油沥青为碳源、纳米Fe(OH)_3为模板制备了一种三维石墨烯类多孔碳材料.通过测试氧还原性能,确定了最佳制备工艺:反应物煤沥青、纳米Fe(OH)_3、KOH的质量配比为6:8:4,热解温度为800oC.扫描电镜测试结果表明,制得的产品具有明显的孔结构且分布均匀.透射电镜测试结果进一步表明,产品具有泡沫状的多孔结构,高分辨透射电子显微镜照片表明,该产品具有多层的三维石墨烯结构.X射线衍射数据表明,在29o位置出现的衍射峰是多层石墨烯结构,42o位置的衍射峰说明产品具有一定程度的石墨化.由拉曼光谱结果计算I_G与I_(2D)的比值表明产品为多层石墨烯结构.X射线光电子能谱分析检测到的C元素含量约为88.7%,主要包含C—C键,图谱中未发现铁元素的存在,证明纳米Fe(OH)3模板已被洗净.根据比表面积测定可知,多孔碳的比表面积为2040m^2·g^(-1),孔径集中分布在10~400 nm,这与TEM测试得到的结果一致.在0.1 mol·L^(-1)KOH中进行催化氧还原性能测试,起始还原电位为0 V(vs.Hg/Hg O),电子转移数为3.58.测试结果表明,制得的三维石墨烯类多孔碳具有良好的催化氧还原性能. 展开更多
关键词 三维石墨烯类多孔碳 煤沥青 模板 催化还原性能
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卟啉-硫醚基共价有机框架材料用于氧还原反应电催化剂 被引量:1
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作者 张艺潆 李翠艳 +2 位作者 赵杰 余笑明 方千荣 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期647-656,共10页
氧还原反应(ORR)是能进行能量存储的核心电化学过程。由于它的动力学速率缓慢,因此亟需制备出高活性的电催化剂来促进这一反应的速率。二维共价有机框架材料(2D COFs)的π-π堆积结构可赋予骨架高导电率,并且一维有序的孔道有利于促进... 氧还原反应(ORR)是能进行能量存储的核心电化学过程。由于它的动力学速率缓慢,因此亟需制备出高活性的电催化剂来促进这一反应的速率。二维共价有机框架材料(2D COFs)的π-π堆积结构可赋予骨架高导电率,并且一维有序的孔道有利于促进中间反应体传输。因此,其在可再生能源领域中具有良好的应用前景,并有望作为能量存储与转化的强大催化平台。本文通过向2D COFs中引入金属卟啉单元及硫醚单元成功制备了两个2D COFs(JUC-600和JUC-601)。通过多种表征手段证明,这两个2D COFs均具有AA堆积的sql拓扑结构。通过电化学测试表明,Co^(2+)配位的JUC-601具有更正的ORR起始电势(0.825 V)和半波电势(0.7 V)、更高的活性表面积(7.8 mF/cm^(2)),更低的Tafel斜率(58 mV/dec)。这主要是由于JUC-601的高比表面积和高孔隙率使得中间产物能更易在COFs的表面和孔道中接触和传输。此外,Co^(2+)-卟啉单元以及硫醚单元的存在使其骨架整体的电子结构发生了变化,更有利于电子转移。这一工作不仅开发了新的二维卟啉-硫醚基COFs材料,同时也拓展了2D COFs材料在电催化领域的应用。 展开更多
关键词 共价有机框架 金属卟啉 硫醚 还原反应电催化
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相转移法制备PdMo催化剂及其氧还原活性 被引量:1
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作者 刘汝 金碧瑶 +1 位作者 赵一鸣 赵莲花 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1819-1827,共9页
以四丁基氢氧化铵作为相转移剂,以硼氢化钠为还原剂,利用相转移法在二氯甲烷中制备了一系列不同比例的PdxMo/C(Pd/Mo的原子比x=1、2、3、4、5)催化剂。透射电镜(TEM)图像显示,Pdx Mo/C是呈2~4 nm的圆形颗粒,尺寸均匀、分散性良好。X射... 以四丁基氢氧化铵作为相转移剂,以硼氢化钠为还原剂,利用相转移法在二氯甲烷中制备了一系列不同比例的PdxMo/C(Pd/Mo的原子比x=1、2、3、4、5)催化剂。透射电镜(TEM)图像显示,Pdx Mo/C是呈2~4 nm的圆形颗粒,尺寸均匀、分散性良好。X射线衍射(XRD)结果表明,加入第二组元Mo后,Pd的晶格发生扩张,调节了 Pd的几何结构。此外,X射线光电子能谱(XPS)结果表明,相对于Pd/C,Pd4Mo/C的Pd3d5/2结合能负移了 0.50 eV,说明电负性较大的Pd从Mo吸电子,电子结构发生改变。氧还原反应(ORR)结果表明,不同比例的PdxMo/C催化剂活性均优于Pd/C,其中当x=4时,ORR活性最佳,其起始电位和半波电位分别为0.876和0.813 V,高于商业Pt/C的0.870和0.810 V。此外,在经过3 h的运行之后电流密度仍保留82.9%,与商业Pt/C相比具有明显的优势。 展开更多
关键词 PdxMo/C 相转移法 催化还原 燃料电池
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有序介孔氮掺杂碳负载三氧化二铁的制备及其催化氧还原性能
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作者 肖周荣 侯放 +2 位作者 张香文 王莅 李国柱 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第2期243-250,共8页
制备了有序介孔氮掺杂碳负载三氧化铁,有效降低了氧还原的过电势。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附测试、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、拉曼光谱等技术表征了所制备的催化剂的物理化学性质。此外,用旋转圆盘电... 制备了有序介孔氮掺杂碳负载三氧化铁,有效降低了氧还原的过电势。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附测试、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、拉曼光谱等技术表征了所制备的催化剂的物理化学性质。此外,用旋转圆盘电极测试了其在碱性条件下对氧还原反应的催化活性和选择性。实验结果表明:氮气热解后铁以三氧化二铁的形式负载于有序介孔氮掺杂碳中,其比表面积达到755 cm^2·g^-1。拉曼和X射线光电子能谱结果表明,加入铁前驱体后所制备的催化剂石墨化程度有所提升、阻抗降低、导电性增加。在碱性条件下,Fe2O3@NC催化剂呈现出4电子氧还原反应,其起始电位(-0.01 V vs Ag/AgCl)和半波电位(-0.13 V vs Ag/AgCl)与商用20%Pt/C相当。此外,该催化剂具有较好的抗甲醇性能且其恒电压稳定性优于商用Pt/C。Fe2O3@NC催化剂用于锌-空电池放电测试,其放电功率可以达到88 mW·cm^-2,是商用Pt/C的1.29倍。 展开更多
关键词 催化还原 燃料电池 FE2O3 氮掺杂的碳 介孔
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核壳型Ni-Pt纳米微粒的氧还原电催化性能
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作者 李大双 刘世斌 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第1期37-41,共5页
应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳... 应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳米粒子,外直径平均值约30 nm,Ni核直径约17 nm,Pt壳层厚度约8 nm;核壳Ni-Pt/C相对Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,电催化氧还原活性和抗甲醇能力随Pt壳层厚度改变有明显变化,变化的规律呈火山形,核壳Ni-Pt/C催化性能随Pt壳层厚度改变的机理符合"d电子调变效应"机理。 展开更多
关键词 催化还原 核壳结构 抗甲醇性 Ni—Pt/C
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一步法制备阴极氧还原电催化剂FeNC
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作者 杨代辉 冯勇 +1 位作者 白亚峰 薛峰 《电池》 CAS 北大核心 2021年第2期135-137,共3页
将硫酸与对苯二胺(pPDA)进行简单的中和反应,得到质子酸盐[pPDA][2HSO_(4)],再将[pPDA][2HSO_(4)]与FeSO_(4)·7H_(2)O溶液混合,最后进行高温处理,一步合成得到高活性的氧还原电催化剂FeNC,可避免模板法制备的繁杂过程。在900℃下... 将硫酸与对苯二胺(pPDA)进行简单的中和反应,得到质子酸盐[pPDA][2HSO_(4)],再将[pPDA][2HSO_(4)]与FeSO_(4)·7H_(2)O溶液混合,最后进行高温处理,一步合成得到高活性的氧还原电催化剂FeNC,可避免模板法制备的繁杂过程。在900℃下、氢气体积分数为10%的氢氩混合气中碳化,前驱体FeSO 4·7H_(2)O质量分数为10%的条件下制得的催化剂,半波电位为0.815 V(vs.RHE),起始电位为0.933 V(vs.RHE),与Pt/C相比,半波电位相当,起始电位正13 mV。 展开更多
关键词 还原催化 一步合成 FeNC 模板法
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