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三元镍基硫属化物纳米棒阵列的简单合成及其高效的电催化析氧性能
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作者 杜卫民 刘欣 +4 位作者 朱琳 付佳敏 郭文山 杨晓晴 双培硕 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1252-1261,共10页
通过一步溶剂热法成功合成了泡沫镍(NF)支撑的三元镍基硫属化物(Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2))纳米棒阵列。结构表征结果表明,所得三元Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2)纳米棒属于三方物相,在泡沫镍基底上形成了有序的阵列结构。由于其快速的载... 通过一步溶剂热法成功合成了泡沫镍(NF)支撑的三元镍基硫属化物(Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2))纳米棒阵列。结构表征结果表明,所得三元Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2)纳米棒属于三方物相,在泡沫镍基底上形成了有序的阵列结构。由于其快速的载流子传输效率、丰富的活性位点和多阴离子的协同效应,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列具有最佳的电催化性能。在1.0 mol/L的KOH溶液中,电流密度为50 mA/cm2时,过电势仅为344 mV,塔菲尔斜率为40.17 mV/dec,同时具有优异的电化学稳定性。更重要的是,以商用Pt/C为阴极,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列为阳极进行全分解水实验,仅需要1.49 V的电池电位即可提供10 mA/cm2的电解电流,表现出良好的电解水效果。该研究为电解水技术领域提供了一种高效的电催化剂,也为电化学能源技术中非贵重电催化剂的合理构建提供了有价值的见解。 展开更多
关键词 三元 硫属化物 纳米阵列 电催化析氧 解水制氢
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二维M_(2)X_(2)(M:Mo、W和X:F、Cl)析氢和析氧反应的电催化性能
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作者 侯懿娜 王博静 王瑞宁 《河北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期602-611,共10页
以剥离密排六方结构(HCP)的块状金属,形成单层金属薄膜为切入点,通过用卤素原子钝化中间金属层的方法,形成了一类稳定的ABAB堆叠的金属卤素化合物.对比了*O中吸附O原子和不吸附O原子的Mo-d投影态密度图,期望揭示电子排布、成键状态与材... 以剥离密排六方结构(HCP)的块状金属,形成单层金属薄膜为切入点,通过用卤素原子钝化中间金属层的方法,形成了一类稳定的ABAB堆叠的金属卤素化合物.对比了*O中吸附O原子和不吸附O原子的Mo-d投影态密度图,期望揭示电子排布、成键状态与材料催化性能之间的关联.电子结构计算表明Mo_(2)X_(2)和W_(2)X_(2)具有很好的导电性.通过与过渡金属二硫化物(MoS 2)类比,将缺陷工程(卤素原子空位)引入活性位点,然后计算了其在四电子转移析氧反应中的反应能垒,发现它们具有良好的催化性能,其中,W 2Cl 2的析氧催化性能最好,过电位仅有1.95 V.最后,通过详细分析电子、轨道之间耦合作用,给出了清晰的物理图像. 展开更多
关键词 子结构 电催化析氧反应 密度泛函理论
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一步水热法制备高效析氧3D花球阵列Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极 被引量:2
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作者 卫学玲 包维维 +3 位作者 蒋鹏 艾桃桃 李文虎 邹祥宇 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期164-170,211,共8页
以四水合钼酸铵、六水合硝酸钴和硫脲为原料,采用一步水热法在钛网(TM)上原位构筑了不同阵列结构Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极。通过改变原料中钴、钼、硫的物质的量之比来调控Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM电极的结构。采用SEM、XRD和XPS... 以四水合钼酸铵、六水合硝酸钴和硫脲为原料,采用一步水热法在钛网(TM)上原位构筑了不同阵列结构Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极。通过改变原料中钴、钼、硫的物质的量之比来调控Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM电极的结构。采用SEM、XRD和XPS对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM进行物相分析和形貌表征,并在1 mol/L KOH电解液中对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM的电催化析氧性能进行了研究。结果表明,钴、钼、硫的物质的量之比为10∶14∶600时,制备的Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM为3D花瓣状阵列结构,且在10 m A/cm^(2)电流密度下过电势为271 m V,塔菲尔斜率为88.5 m V/dec,具有良好的析氧稳定性和耐久性,展现了优异的电化学性能。 展开更多
关键词 一步水热法 电催化析氧 Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM 花瓣状阵列结构 有机化学与工业
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高效析氧电催化剂Co3O4@NiMn⁃LDH异质结构阵列的制备 被引量:5
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作者 孙志裕 曹帅 +3 位作者 黄小琴 范小明 杨则恒 张卫新 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1899-1905,共7页
我们合理设计和制备了一种新型的高性能析氧电催化剂——泡沫镍负载Co3O4@NiMn-LDH(层状双金属氢氧化物)三维异质结构阵列(Co3O4@NiMn-LDH/NF)。这种基于泡沫镍基底的三维异质结构催化剂经简单的两步水热反应即可制得。对比Co3O4、NiMn-... 我们合理设计和制备了一种新型的高性能析氧电催化剂——泡沫镍负载Co3O4@NiMn-LDH(层状双金属氢氧化物)三维异质结构阵列(Co3O4@NiMn-LDH/NF)。这种基于泡沫镍基底的三维异质结构催化剂经简单的两步水热反应即可制得。对比Co3O4、NiMn-LDH及传统RuO2催化剂,所制备的Co3O4@NiMn-LDH/NF催化剂展示出更优异的电催化析氧性能。在1 mol·L^-1 KOH溶液中,电流密度为50 mA·cm^-2时的过电势仅为282 mV,塔菲尔斜率为64 mV·dec^-1。通过有效的界面工程设计,使异质结构陈列Co3O4@NiMn-LDH发挥出Co3O4和NiMn-LDH各自优异的电催化性能。其中,基于泡沫镍基底生长的活性组分Co3O4纳米线阵列作为中间核支撑结构,保持了良好的空隙率,不仅有利于暴露更多的活性位点,而且有利于电解液的扩散和气体产物的释放;而依附于Co3O4纳米线阵列上的NiMn-LDH异质结构纳米片层则富有更多的亲水性基团,使得活性位点更易与水结合,从而促进氧析出反应的进行。 展开更多
关键词 电催化析氧 Co3O4@NiMn-LDH 水热法 异质结构
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面向多功能非贵金属电催化剂的构筑和微尺度解析 被引量:1
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作者 敬海峰 宇博 +6 位作者 周兴伟 刘尚 张彩 刘红艳 宋可心 邹旭 张伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期49-74,共26页
相对于贵金属电催化剂制作成本高、地球储量稀少、电化学稳定性低等缺点,制备廉价、能量转换效率高、使用寿命长、环境友好的非贵金属电催化剂是推动能源存储和转换技术快速发展的重要途径。根据电催化过程中电催化析氢反应(Hydrogen Ev... 相对于贵金属电催化剂制作成本高、地球储量稀少、电化学稳定性低等缺点,制备廉价、能量转换效率高、使用寿命长、环境友好的非贵金属电催化剂是推动能源存储和转换技术快速发展的重要途径。根据电催化过程中电催化析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)、电催化析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)及氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)这三个重要反应类型,概述了水裂解和燃料电池的电化学反应机制,同时归纳了单功能电催化剂、双功能电催化剂、多功能电催化剂及其他电化学材料的设计与制备方法、相互关系和各自功能特点。借助先进的电子显微技术,如扫描电子显微镜、原子力扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能谱仪、电子能量损失谱仪等对其微观结构进行表征,重点对其表面形貌、结构、内部成分、元素分布等相关信息进行解析。从提供更丰富的缺陷空位、潜在活性位点、优化界面相互作用、增大电化学比表面积、形成协同效应等方面,分析其在降低成本的同时,提高电催化剂的电导率、增强稳定性的相关机理,以期为非贵金属电催化剂的研究和推广应用提供新策略。 展开更多
关键词 非贵金属催化 构筑化学 催化氢反应 电催化析氧反应 还原反应
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Ru掺杂Ni_(3)N催化剂的电催化析氢反应
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作者 张艳平 高鹏 +3 位作者 李建保 王敏 万伟敏 陈拥军 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1698-1706,共9页
开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni_(3)N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣。然而,Ni_(3)N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应... 开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni_(3)N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣。然而,Ni_(3)N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应中间体质子的吸附太强,这两个因素导致Ni_(3)N的性能远低于Pt,还有很大的改进空间。本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni_(3)N/Ru。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni_(3)N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征,通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析,并研究Ru掺杂量对Ni_(3)N材料形貌和电催化性能的影响。结果表明,6.30%Ru负载的Ni_(3)N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m^(-2)的电流密度仅需要49 mV过电位,可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm^(-2))。将其应用于两电极全解水体系,仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm^(-2)的电流密度。突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni_(3)N有效提升水解离,并使Ni_(3)N中Ni和N的电子云密度降低,促进吸附氢中间体的形成过程(H++e-=H*),改善析氢反应动力学,进而提升其电催化性能。 展开更多
关键词 Ni_(3)N Ru掺杂 催化 电催化析氧 催化性能 全解水
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Co_3O_4/Au超薄片电子态调控及电化学析氧性能研究 被引量:1
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作者 孙得娟 陆亚林 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期150-153,155,共5页
通过溶剂热法以及后续热处理得到2. 6 nm厚的超薄多孔Co_3O_4纳米片,这种超薄多孔结构可为反应提供更多的活性位点。并且通过简单的浸渍法在纳米片表面负载金颗粒,对纳米片进行金修饰实现对Co^(2+)/Co^(3+)的价态比例调控,其中Co^(2+)... 通过溶剂热法以及后续热处理得到2. 6 nm厚的超薄多孔Co_3O_4纳米片,这种超薄多孔结构可为反应提供更多的活性位点。并且通过简单的浸渍法在纳米片表面负载金颗粒,对纳米片进行金修饰实现对Co^(2+)/Co^(3+)的价态比例调控,其中Co^(2+)更利于提高电催化析氧活性。结果表明,相比于未负载的Co_3O_4纳米片,金负载量为7%的Co_3O_4/Au样品析氧性能提高20%以上,并展示出更好的稳定性。 展开更多
关键词 电催化析氧 化三钴 纳米金 子态调控
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高效Mo-Ni_(5)P_(4)双功能电催化剂的制备及其电解水性能研究 被引量:1
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作者 高鹏 张艳平 +2 位作者 王敏 余婉菲 李建保 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1691-1697,共7页
电催化制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气(H 2)和氧气(O 2),是一种高效且环境友好的产氢方式。但现阶段商业化的高效催化剂价格昂贵且储量较少,限制了电解水技术的大规模应用。因此,开发低成本、高稳定和环境友好的高... 电催化制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气(H 2)和氧气(O 2),是一种高效且环境友好的产氢方式。但现阶段商业化的高效催化剂价格昂贵且储量较少,限制了电解水技术的大规模应用。因此,开发低成本、高稳定和环境友好的高效电催化剂,特别是基于非贵金属材料的磷化物电催化剂,成为近期研究热点。本研究通过水热和相对较低的磷化温度成功制备出了具有镂空纳米花结构的Mo掺杂Ni_(5)P_(4)催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Mo-Ni_(5)P_(4)催化剂进行了表征,并研究了Mo-Ni_(5)P_(4)材料的电化学性能。研究发现,所合成的催化剂凭借掺杂对电子结构的改变,以及多孔纳米片的大表面积优势,提高了HER水解离步骤的速率。在碱性电解液中,Mo负载下的Ni_(5)P_(4)仅需116 mV的析氢过电位就可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,同时析氧过电位只需255 mV。在双电极配置中仅需1.608 V的电池电压,持续测试27 h后,催化剂仍显示出良好的稳定性。 展开更多
关键词 Ni_(5)P_(4) Mo 掺杂 催化 电催化析氧 催化全解水
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锌电积用Pb/Pb-MnO_2复合电催化阳极的制备及性能 被引量:15
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作者 李渊 蒋良兴 +4 位作者 倪恒发 吕晓军 赖延清 李劼 刘业翔 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2357-2365,共9页
采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评... 采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评价。结果表明:通过工艺优化,可在氟硼酸盐镀铅体系中实现Pb基体上Pb-MnO2复合镀,获得MnO2微粒含量为1%~10%(质量分数)的复合镀层;模拟工业锌电积过程中,电解初始阶段复合阳极电位相比铅阳极降低约300mV,经过24h电解后,其稳定电位仍比铅阳极低100mV,与工业Pb-Ag(0.6%,质量分数)阳极的稳定电位相当。 展开更多
关键词 复合 Pb/Pb-MnO2阳极 氟硼酸盐体系 催化
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室温快速合成一种钴基金属有机框架材料纳米颗粒用于高效氧析出 被引量:5
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作者 贾宏男 姚娜 丛恒将 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2011-2019,共9页
采用一种在室温下快速、温和的方法制备Co-MOF-74纳米颗粒,该纳米颗粒结晶度好、形貌均匀,可在碱性介质中实现高效电催化析氧反应(OER)。相较于传统的水热合成法,通过引入三乙胺大大降低了合成所需时间,只需室温下搅拌2 h即可得到Co-MOF... 采用一种在室温下快速、温和的方法制备Co-MOF-74纳米颗粒,该纳米颗粒结晶度好、形貌均匀,可在碱性介质中实现高效电催化析氧反应(OER)。相较于传统的水热合成法,通过引入三乙胺大大降低了合成所需时间,只需室温下搅拌2 h即可得到Co-MOF-74纳米颗粒(约20 nm)。该纳米催化剂呈现出更高的比表面积(760 m^(2)·g^(-1))、良好的OER活性和稳定性,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下过电势仅为275 mV。 展开更多
关键词 金属有机框架材料 纳米颗粒 快速合成 电催化析氧反应
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缺陷调控对钙钛矿结构锰酸镧催化性质的影响 被引量:3
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作者 蒋一兰 袁龙 +2 位作者 王西阳 黄科科 冯守华 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期416-421,共6页
以钙钛矿结构锰酸镧为模型化合物,通过制造A位缺陷调控La_xMnO_(3-δ)中Mn的价态和氧缺陷,并通过电催化析氧(OER)及热催化CO氧化等反应对缺陷与催化性质的关系进行评价.所有样品均采用溶胶-凝胶法合成,并通过ICP-OES分析确定A位缺陷,再... 以钙钛矿结构锰酸镧为模型化合物,通过制造A位缺陷调控La_xMnO_(3-δ)中Mn的价态和氧缺陷,并通过电催化析氧(OER)及热催化CO氧化等反应对缺陷与催化性质的关系进行评价.所有样品均采用溶胶-凝胶法合成,并通过ICP-OES分析确定A位缺陷,再经过碘量法滴定确定Mn的价态,根据电中性原则,计算出氧缺陷(δ)值,调控所得样品的化学式分别为La_(0.85)MnO_(2.85),La_(0.80)MnO_(2.81)和La_(0.75)MnO_(2.74).分别利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品的结构、Mn结合能和形貌进行了表征,并利用物理吸附仪测得样品的比表面积.材料的电催化析氧和CO催化氧化性能测试结果表明,氧缺陷对2种催化反应均表现了很大的影响,氧缺陷的浓度与OER催化活性呈线性关系,而对于CO催化,则需要合适的氧缺陷浓度. 展开更多
关键词 缺陷 锰酸镧 电催化析氧反应 化碳催化
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基于(类)离子液体的镍基催化剂研究进展 被引量:1
12
作者 张晨韵 张国新 +3 位作者 沈璟虹 金建交 许铭星 辛炳炜 《日用化学工业(中英文)》 CAS 北大核心 2023年第3期316-324,共9页
离子液体和低共熔溶剂((类)离子液体)独特的结构使其具有蒸气压低等特殊的物理化学性质,是公认的绿色、环保溶剂。近年来,利用(类)离子液体制备结构新颖、性能优异的镍基催化剂在电解水领域受到普遍关注。(类)离子液体在制备镍基催化剂... 离子液体和低共熔溶剂((类)离子液体)独特的结构使其具有蒸气压低等特殊的物理化学性质,是公认的绿色、环保溶剂。近年来,利用(类)离子液体制备结构新颖、性能优异的镍基催化剂在电解水领域受到普遍关注。(类)离子液体在制备镍基催化剂过程中可作为介质、模板甚至反应物,不但能够获得性能优异的催化剂,而且可以简化反应体系、减少排放,实现原子经济。结合课题组的工作,按照镍基催化剂的种类,详细综述了镍基水裂解催化剂在(类)离子液体中的研究进展,并分析了该领域未来可能的发展方向。 展开更多
关键词 镍基催化 离子液体 低共熔溶剂 (类)离子液体 催化水裂解 催化 电催化析氧
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α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料合成及其电化学性能研究 被引量:1
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作者 黄誓成 陆映东 +3 位作者 黄作 张倍维 方志杰 曾纪术 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期11147-11151,11174,共6页
在制备α-Ni(OH)2纳米片和g-C3N4的基础上,通过水热法合成了α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构表征,并用电化学工作站研究了复合材料的电化学性能。结果表明,经复合g-C3N4后α-Ni(O... 在制备α-Ni(OH)2纳米片和g-C3N4的基础上,通过水热法合成了α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构表征,并用电化学工作站研究了复合材料的电化学性能。结果表明,经复合g-C3N4后α-Ni(OH)2纳米片尺寸明显变小,分散更加均匀;其中20.6%-g-C3N4/α-Ni(OH)2复合材料在以1 mol/L KOH电解液条件下,在10 mA/cm2电流密度下析氧过电势为333.5 mV,显著优于纯相g-C3N4和α-Ni(OH)2。为利用低成本的α-Ni(OH)2代替贵金属催化剂在电催化制氧商业化提供了可能。 展开更多
关键词 过渡金属 化镍 氮化碳 电催化析氧反应(OER)
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基于磺酰基杯[4]芳烃的Co16笼簇的合成、结构及电化学性质 被引量:2
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作者 张敏 陈梦伟 +1 位作者 高虹 毕研峰 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2052-2058,共7页
以氯化钴、对叔丁基磺酰杯[4]芳烃(H4TC4A-SO2)和非对称性3-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(H2L)为原料,通过溶剂热法合成了一个具有四面体配位笼结构的16核化合物[Co16(TC4A-SO2)4(OH)4(L)8]·[(C8H20N)(C4H12N)2(C2H8N)]·solvent(Co16... 以氯化钴、对叔丁基磺酰杯[4]芳烃(H4TC4A-SO2)和非对称性3-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(H2L)为原料,通过溶剂热法合成了一个具有四面体配位笼结构的16核化合物[Co16(TC4A-SO2)4(OH)4(L)8]·[(C8H20N)(C4H12N)2(C2H8N)]·solvent(Co16-TC4A-SO2).采用X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱方法对配合物进行了表征.将Co16-TC4A-SO2笼簇直接负载到碳纸上(Co16-TC4A-SO2/CP)用作工作电极,其对析氧反应(OER)展现出较好的催化性能.在1 mol/L KOH中,Co16-TC4A-SO2/CP在343.8 m V的过电位下达到10.0 m A/cm^2电流密度,Tafel斜率为79.31 m V/dec,并且在20.0 m A/cm2电流密度下表现出长达48 h的催化稳定性. 展开更多
关键词 芳烃 四面体配位笼 电催化析氧反应
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Metal-organic framework-derived sulfur-doped iron-cobalt tannate nanorods for efficient oxygen evolution reaction performance
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作者 ZHAI Haoying WEN Lanzong +3 位作者 LIAO Wenjie LI Qin ZHOU Wenjun CAO Kun 《无机化学学报》 北大核心 2025年第5期1037-1048,共12页
Sulfur-doped iron-cobalt tannate nanorods(S-FeCoTA)derived from metal-organic frameworks(MOFs)as electrocatalysts were synthesized via a one-step hydrothermal method.The optimized S-FeCoTA was interlaced by loose nano... Sulfur-doped iron-cobalt tannate nanorods(S-FeCoTA)derived from metal-organic frameworks(MOFs)as electrocatalysts were synthesized via a one-step hydrothermal method.The optimized S-FeCoTA was interlaced by loose nanorods,which had many voids.The S-FeCoTA catalysts exhibited excellent electrochemical oxygen evolution reaction(OER)performance with a low overpotential of 273 mV at 10 mA·cm^(-2)and a small Tafel slope of 36 mV·dec^(-1)in 1 mol·L^(-1)KOH.The potential remained at 1.48 V(vs RHE)at 10 mA·cm^(-2)under continuous testing for 15 h,implying that S-FeCoTA had good stability.The Faraday efficiency of S-FeCoTA was 94%.The outstanding OER activity of S-FeCoTA is attributed to the synergistic effects among S,Fe,and Co,thus promoting electron transfer,reducing the reaction kinetic barrier,and enhancing the OER performance. 展开更多
关键词 hydrothermal method tannic acid metal‑organic framework ELECTROCATALYSIS oxygen evolution reaction
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Ru⁃doped Co_(3)O_(4)/reduced graphene oxide:Preparation and electrocatalytic oxygen evolution property
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作者 TIAN Tian ZHOU Meng +5 位作者 WEI Jiale LIU Yize MO Yifan YE Yuhan JIA Wenzhi HE Bin 《无机化学学报》 北大核心 2025年第2期385-394,共10页
Binary composites(ZIF-67/rGO)were synthesized by one-step precipitation method using cobalt nitrate hexahydrate as metal source,2-methylimidazole as organic ligand,and reduced graphene oxide(rGO)as carbon carrier.Then... Binary composites(ZIF-67/rGO)were synthesized by one-step precipitation method using cobalt nitrate hexahydrate as metal source,2-methylimidazole as organic ligand,and reduced graphene oxide(rGO)as carbon carrier.Then Ru3+was introduced for ion exchange,and the porous Ru-doped Co_(3)O_(4)/rGO(Ru-Co_(3)O_(4)/rGO)composite electrocatalyst was prepared by annealing.The phase structure,morphology,and valence state of the catalyst were analyzed by X-ray powder diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscopy(TEM),and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).In 1 mol·L^(-1)KOH,the oxygen evolution reaction(OER)performance of the catalyst was measured by linear sweep voltammetry,cyclic voltammetry,and chronoamperometry.The results show that the combination of Ru doping and rGO provides a fast channel for collaborative electron transfer.At the same time,rGO as a carbon carrier can improve the electrical conductivity of Ru-Co_(3)O_(4)particles,and the uniformly dispersed nanoparticles enable the reactants to diffuse freely on the catalyst.The results showed that the electrochemical performance of Ru-Co_(3)O_(4)/rGO was much better than that of Co_(3)O_(4)/rGO,and the overpotential of Ru-Co_(3)O_(4)/rGO was 363.5 mV at the current density of 50 mA·cm^(-2). 展开更多
关键词 metal-organic framework GRAPHENE ELECTROCATALYST oxygen evolution reaction
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High-performance Ni-Co-Mn electrocatalyst recovered from spent lithium-ion battery cathode materials for robust oxygen evolution in acid solution
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作者 JIANG Liang-xing FAN Yao-jian +2 位作者 LIU Fang-yang ZHANG Zong-liang WANG Jun 《Journal of Central South University》 CSCD 2024年第12期4472-4482,共11页
Recovering valuable metals from spent lithium-ion batteries(LIBs)for high value-added application is beneficial for global energy cycling and environmental protection.In this work,we obtain the high-performance N-dope... Recovering valuable metals from spent lithium-ion batteries(LIBs)for high value-added application is beneficial for global energy cycling and environmental protection.In this work,we obtain the high-performance N-doped Ni-Co-Mn(N-NCM)electrocatalyst from waste LIBs,for robust oxygen evolution application.Lithium-rich solution and NCM oxides are effectively separated from ternary cathode materials by sulfation roasting and low-temperature water leaching approach,in which the recovery efficiency of Li metal reaches nearly 100%.By facile NH_(3)treatment,the incorporation of N into NCM significantly increases the ratio of low-valence state Co^(2+)and Mn^(2+),and the formed Mn-N bond benefits the surface catalytic kinetics.Meanwhile,the N doping induces lattice expansion of the NCM,triggering tensile stress to favor the adsorption of the reactant.Thus,the optimized N-NCM electrocatalyst exhibits the superior overpotentials of 256 and 453 mV to achieve the current density of 10 and 100 mA/cm^(2),respectively,with a low Tafel slope of 37.3 mV/dec.This work provides a fresh avenue for recycling spent LIBs in the future to achieve sustainable development. 展开更多
关键词 recovered Ni-Co-Mn oxides N doping oxygen evolution electrocatalyst spent ternary lithium-ion batteries
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Synergistic effect of heterogeneous single atoms and clusters for improved catalytic performance
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作者 Long Liu Wenting Gao +5 位作者 Yiling Ma Kainan Mei Wenlong Wu Hongliang Li Zhirong Zhang Jie Zeng 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期34-40,I0010,共8页
Electrocatalytic water splitting provides an efficient method for the production of hydrogen.In electrocatalytic water splitting,the oxygen evolution reaction(OER)involves a kinetically sluggish four-electron transfer... Electrocatalytic water splitting provides an efficient method for the production of hydrogen.In electrocatalytic water splitting,the oxygen evolution reaction(OER)involves a kinetically sluggish four-electron transfer process,which limits the efficiency of electrocatalytic water splitting.Therefore,it is urgent to develop highly active OER catalysts to accelerate reaction kinetics.Coupling single atoms and clusters in one system is an innovative approach for developing efficient catalysts that can synergistically optimize the adsorption and configuration of intermediates and improve catalytic activity.However,research in this area is still scarce.Herein,we constructed a heterogeneous single-atom cluster system by anchoring Ir single atoms and Co clusters on the surface of Ni(OH)_(2)nanosheets.Ir single atoms and Co clusters synergistically improved the catalytic activity toward the OER.Specifically,Co_(n)Ir_(1)/Ni(OH)_(2)required an overpotential of 255 mV at a current density of 10 mA·cm^(−2),which was 60 mV and 67 mV lower than those of Co_(n)/Ni(OH)_(2)and Ir1/Ni(OH)_(2),respectively.The turnover frequency of Co_(n)Ir_(1)/Ni(OH)_(2)was 0.49 s^(−1),which was 4.9 times greater than that of Co_(n)/Ni(OH)_(2)at an overpotential of 300 mV. 展开更多
关键词 single-atom cluster catalysts synergistic effect oxygen evolution reaction
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Fabrication of triangular Cu_(3)P nanorods on Cu nanosheets as electrocatalyst for boosted electrocatalytic water splitting 被引量:2
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作者 DANG Rui XU Xiu-feng XIE Meng-meng 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第12期3870-3883,共14页
Non-precious electro catalysts with high-efficiency, cheapness and stablility are of great significance to replace noble metal electro catalysts in the hydrogen evolution reaction(HER) and oxygen evolution reaction(OE... Non-precious electro catalysts with high-efficiency, cheapness and stablility are of great significance to replace noble metal electro catalysts in the hydrogen evolution reaction(HER) and oxygen evolution reaction(OER). In this work, triangular Cu@CuO nanorods on Cu nanosheets were fabricated by a novel in-situ oxidation approach using Cu nanosheets as self-template and conductive nano-substrate in an aqueous solution of NaOH/H2O2, and then by lowtemperature phosphorization treatments. The experimental results show that the phosphating temperature has a significant effect on the morphology, composition and number of active sites of Cu@Cu_(3)P nanorods. The Cu@Cu_(3)P-280 electrode exhibits a good HER catalytic activity of achieving a current density of 10 mA/cm^(2) at 252 mV in acid electrolyte. After catalysis for 14 h, the current density can still reach 72% of the initial value. Moreover, the Cu@Cu_(3)P-280 electrode also shows an excellent OER catalytic activity in basic electrolyte, reaching a current density of 10 mA/cm^(2) at the overpotential value of 200 mV. After catalysis for 12 h, the current density remained more than 93% of the initial value. This work provides a theoretical basis for the directional design and preparation of sustainable, low-cost, bifunctional electrocatalytic materials. 展开更多
关键词 Cu@Cu_(3)P electrocatalysis oxygen evolution reaction hydrogen evolution reaction
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Ionic Liquid Enhanced Proton Transfer for Neutral Oxygen Evolution Reaction
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作者 Ming-Xing Chen Nian Liu +2 位作者 Zi-He Du Jing Qi Rui Cao 《电化学(中英文)》 2025年第7期27-36,共10页
The development of highly active catalyst in pH-neutral media for oxygen evolution reaction(OER)is critical in the field of renewable energy storage and conversion.Nevertheless,the slow kinetics of proton-coupled elec... The development of highly active catalyst in pH-neutral media for oxygen evolution reaction(OER)is critical in the field of renewable energy storage and conversion.Nevertheless,the slow kinetics of proton-coupled electron transfer(PCET)hinders the overall OER efficiency.Herein,we report an ionic liquid(IL)modified CoSn(OH)_(6)nanocubes(denoted as CoS-n(OH)_(6)-IL),which could be prepared through a facile strategy.The modified IL would not change the structural character-istics of CoSn(OH)_(6),but could effectively regulate the local proton activity near the active sites.The CoSn(OH)_(6)-IL exhibited higher intrinsic OER performances than the pristine CoSn(OH)_(6)in neutral media.For example,the current density of CoS-n(OH)_(6)-IL at 1.8 V versus reversible hydrogen electrode(RHE)was about 4 times higher than that of CoSn(OH)_(6).According to the pH-dependent kinetic investigations,operando electrochemical impedance spectroscopic,chemical probe tests,and deuterium kinetic isotope effects,the interfacial layer of IL could be utilized as a proton transfer mediator to promote the proton transfer,which enhances the surface coverage of OER intermediates and reduces the activation barrier.Consequent-ly,the sluggish OER kinetics would be efficiently accelerated.This study provides a facile and effective strategy to facilitate the PCET processes and is beneficial to guide the rational design of OER electrocatalysts. 展开更多
关键词 Electrocatalysis Oxygen evolution reaction Ionic liquid Proton transfer CoSn(OH)_(6)nanocube
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