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RuO_(2)纳米纤维的制备及电解水析氧性能研究
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作者 纵榜峰 刘如祎 +4 位作者 魏博 潘晓君 刘鹏 叶锋 刘桂成 《电源技术》 北大核心 2025年第3期631-636,共6页
PEM电解水制氢中关键材料之一是析氧催化剂,目前使用的是贵金属催化剂,存在成本高、过电位高等问题。利用静电纺丝法和热处理制备了比表面积大、电子传输速率高的纳米纤维二氧化钌(RuO_(2))析氧催化剂。借助扫描电子显微镜技术(SEM)、... PEM电解水制氢中关键材料之一是析氧催化剂,目前使用的是贵金属催化剂,存在成本高、过电位高等问题。利用静电纺丝法和热处理制备了比表面积大、电子传输速率高的纳米纤维二氧化钌(RuO_(2))析氧催化剂。借助扫描电子显微镜技术(SEM)、能谱分析技术(EDS)和电化学技术等表征、测试手段,对比分析了在纺丝电压为11和12 kV时制备的纳米纤维RuO_(2)的形貌、结构和电解水析氧性能。结果表明,静电纺丝电压为12 kV时制备出直径为170 nm左右的纳米纤维状RuO_(2);当静电纺丝电压减小到11 kV时,纳米纤维直径降低为130 nm左右,纤维较细并且更均匀,有着更大的比表面积,能够暴露出更多的活性位点。静电纺丝电压为11和12 kV下制备的RuO_(2)纳米纤维在0.5 mol/L H2SO4中1.8 V时析氧反应电流密度分别为163和27 mA/cm^(2)。与商用RuO_(2)进行对照,发现11 kV下制备的RuO_(2)纳米纤维具有更高的析氧性能。研究表明采用静电纺丝制备RuO_(2)纳米纤维能够提高其电催化析氧的催化性能,有助于推动静电纺丝技术在制备电催化剂中的应用,可为后续研究提供一定的实验依据。 展开更多
关键词 电解水 RuO_(2) 析氧反应 静电纺丝 纳米纤维
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ORR/OER高效二维双功能电催化剂Cu_(2)@C_(2)N的第一性原理研究
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作者 张铭 马林昊 +2 位作者 彭铠 刘雨晴 赵军婕 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1153-1161,共9页
为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上... 为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上的吸附构型而增加其吸附强度,显著提升析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)的电催化活性。Cu_(2)@C_(2)N的ORR和OER过电位分别可达0.46与0.38 V,其性能可媲美贵金属催化剂。电子态密度的计算表明,Cu原子负载在费米能级处引入较高的电子态密度的同时有效减小带隙宽度,且Cu_(2)@C_(2)N具有比Cu@C_(2)N更小的带隙,有利于其获得更高的载流子浓度和电导率,进而获得更佳的电催化活性。 展开更多
关键词 C_(2)N 析氧反应(ORR) 氧还原反应(OER) 第一性原理 吸附自由能 态密度(DOS)
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杂散电流作用下混杂纤维混凝土SO_(4)^(2-)迁移与反应规律研究
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作者 张路 徐智明 +4 位作者 文波 牛荻涛 李辉 梁浩男 嵇智远 《材料导报》 北大核心 2025年第18期65-72,共8页
为探究杂散电流与硫酸盐共同作用对混杂纤维混凝土耐久性的影响,通过对玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土进行硫酸根离子和腐蚀产物测试,研究其在杂散电流与硫酸盐共同作用下的损伤机理及SO_(4)^(2-)迁移与反应规律。结果表明:(1)随着杂散电... 为探究杂散电流与硫酸盐共同作用对混杂纤维混凝土耐久性的影响,通过对玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土进行硫酸根离子和腐蚀产物测试,研究其在杂散电流与硫酸盐共同作用下的损伤机理及SO_(4)^(2-)迁移与反应规律。结果表明:(1)随着杂散电流密度的增大,混杂纤维混凝土中SO_(4)^(2-)浓度也在增大;与1.2 mA/dm^(2)电流密度相比,2.4 mA/dm^(2)和4.8 mA/dm^(2)的杂散电流作用下混凝土的SO_(4)^(2-)浓度分别增大了64.5%和133.1%。(2)混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力排序为NC-30<BPC-30-0.2<BC-30-0.1<PC-30-0.1≈BPC-30-0.1<BC-40-0.1<BC-50-0.1。玄武岩和聚丙烯纤维的最佳体积掺量为0.1%,超过限值后存在“负混杂效应”。(3)随着杂散电流搬运OH^(-)的迁移,纤维混凝土内部pH值降低,Ca(OH)_(2)含量减小。此外,根据Fick第二扩散定律,提出了杂散电流对SO_(4)^(2-)反应量的影响系数,建立了混杂纤维混凝土SO_(4)^(2-)扩散系数模型。通过引入纤维影响系数和几何弯曲度系数,建立了杂散电流与硫酸盐共同作用下混杂纤维混凝土的SO_(4)^(2-)扩散方程。 展开更多
关键词 混杂纤维 杂散电流 损伤机理 SO_(4)^(2-) 迁移 SO_(4)^(2-) 反应
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锐钛矿TiO_(2- x )(101)表面硝酸根还原路径的第一性原理计算
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作者 贺曦煜 杨帆 章俊良 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第7期1050-1058,I0005,I0006,共11页
为研究硝酸根在锐钛矿TiO_(2-x)(101)表面的还原过程,建立有无氧空位两种表面模型,采用密度泛函理论对硝酸根在两种表面的还原过程进行理论计算,研究氧空位对表面电子结构、硝酸根吸附构型以其吸附能、还原路径、竞争反应和产物选择性... 为研究硝酸根在锐钛矿TiO_(2-x)(101)表面的还原过程,建立有无氧空位两种表面模型,采用密度泛函理论对硝酸根在两种表面的还原过程进行理论计算,研究氧空位对表面电子结构、硝酸根吸附构型以其吸附能、还原路径、竞争反应和产物选择性的影响.结果表明:氧空位改变硝酸根在表面的吸附构型,显著降低其吸附能,并将电位决定步由硝酸根吸附转变为N原子的氢化过程.此外,氧空位能够大幅提高中间体NO_(2)和NO的脱附能,从而抑制副产物的产生,改善催化剂选择性.氧空位对竞争性析氢反应的促进作用远不及对硝酸根还原反应的促进程度,因此含氧空位的TiO_(2)是电催化硝酸根还原产氨的潜在优异催化剂. 展开更多
关键词 TiO_(2) 氧空位 硝酸根还原 电催化 第一性原理计算
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Ni掺杂Mo_(2)C/C双功能催化剂的制备及其电解水性能的研究
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作者 陈鸿明 范胜琪 +4 位作者 宋琪 蒋玲 陈拥军 李建保 张雪艳 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期158-164,共7页
随着全球环境问题的日益突出,化石燃料的日益枯竭,寻找可再生能源成为了一项艰巨的任务。电解水制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气和氧气,是一种高效、绿色的制氢方法,吸引了越来越多的科研人员的兴趣。但是,目前商用... 随着全球环境问题的日益突出,化石燃料的日益枯竭,寻找可再生能源成为了一项艰巨的任务。电解水制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气和氧气,是一种高效、绿色的制氢方法,吸引了越来越多的科研人员的兴趣。但是,目前商用贵金属催化剂(Pt/C和RuO_(2)/IrO_(2))价格贵且储量少,因此,开发具有高性能、低成本、高稳定性的非贵金属电催化剂成为了研究热点。本文通过简单的盐模板热解法成功制备了具有三维(3D)纳米片结构的Ni@Mo_(2)C/C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Ni@Mo_(2)C/C的组成、形貌及结构进行了表征,通过X射线光电子衍射仪(XPS)对元素组成及元素价态进行了分析,并考察了Ni@Mo_(2)C/C的电化学性能。结果表明,在电流密度为10 mA·cm^(-2)时,Ni@Mo_(2)C/C催化剂的HER和OER的过电位分别为47和232 mV。在全解水测试中,仅需要1.61 V即可驱动10 mA·cm^(-2)的电流密度,且可持续稳定工作100 h。 展开更多
关键词 Mo_(2)C Ni掺杂 析氢反应 析氧反应 全解水 双功能催化剂
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Li掺杂La_(2)O_(3)催化剂上甲烷氧化偶联反应中氧物种迁移及类型对CH_(4)解离影响的DFT研究
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作者 刘思 章日光 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第3期12-22,共11页
La_(2)O_(3)催化剂广泛应用于甲烷氧化偶联(OCM)反应,但确定该反应中关键氧物种的类型及其对甲烷解离活性的影响仍具有挑战性。基于密度泛函理论(DFT)计算,探究了Li掺杂La_(2)O_(3)催化剂上氧迁移过程、氧迁移过程中形成的氧物种类型以... La_(2)O_(3)催化剂广泛应用于甲烷氧化偶联(OCM)反应,但确定该反应中关键氧物种的类型及其对甲烷解离活性的影响仍具有挑战性。基于密度泛函理论(DFT)计算,探究了Li掺杂La_(2)O_(3)催化剂上氧迁移过程、氧迁移过程中形成的氧物种类型以及氧物种类型对甲烷解离活性的影响。结果表明,对于Li/Ov-La_(2)O_(3)催化剂,O_(2)在催化剂表面氧空位上形成表面超氧物种O_(2(1st))^(-),随后表面超氧物种O_(2(1st))^(-)中的一个O迁移到次表层形成次表层过氧物种O_(2(2nd))^(2-),即Li/Ov-La_(2)O_(3)-O_(2(2nd))^(2-)催化剂。对于Li/La_(2)O_(3)催化剂,O_(2)解离与催化剂表面晶格氧结合生成两个表面超氧物种O_(2(1st))^(-),随后表面超氧物种O-2中的一个O迁移到次表层形成次表层过氧物种O_(2(2nd))^(2-),即Li/La_(2)O_(3)-O_(2(1st))^(-)+O_(2(2nd))^(2-)催化剂。Li/Ov-La_(2)O_(3)-O_(2(2nd))^(2-)和Li/La_(2)O_(3)-O_(2(1st))^(-)+O_(2(2nd))^(2-)催化剂中的次表层过氧物种O_(2(2nd))^(2-)提高了催化剂的甲烷解离性能,并使甲烷自发解离为吸附态CH_(3)和H。这主要归因于次表层过氧物种O_(2(2nd))^(2-)的存在使得催化剂表面O处于缺电子状态,进而提高了催化剂的甲烷解离性能。 展开更多
关键词 甲烷氧化偶联反应 La_(2)O_(3)催化剂 氧迁移 氧物种 Li掺杂
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Magneli phase titanium sub-oxide conductive ceramic Ti_nO_(2n-1) as support for electrocatalyst toward oxygen reduction reaction with high activity and stability 被引量:3
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作者 伍秋美 阮建明 +1 位作者 周忠诚 桑商斌 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期1212-1219,共8页
Magneli phase titanium sub-oxide conductive ceramic Tin O2n-1 was used as the support for Pt due to its excellent resistance to electrochemical oxidation, and Pt/Tin O2n-1 composites were prepared by the impregnation-... Magneli phase titanium sub-oxide conductive ceramic Tin O2n-1 was used as the support for Pt due to its excellent resistance to electrochemical oxidation, and Pt/Tin O2n-1 composites were prepared by the impregnation-reduction method. The electrochemical stability of Tin O2n-1 was investigated and the results show almost no change in the redox region after oxidation for 20 h at 1.2 V(vs NHE) in 0.5 mol/L H2SO4 aqueous solution. The catalytic activity and stability of the Pt/Tin O2n-1 toward the oxygen reduction reaction(ORR) in 0.5 mol/L H2SO4 solution were investigated through the accelerated aging tests(AAT), and the morphology of the catalysts before and after the AAT was observed by transmission electron microscopy. At the potential of 0.55 V(vs SCE), the specific kinetic current density of the ORR on the Pt/Tin O2n-1 is about 1.5 times that of the Pt/C. The LSV curves for the Pt/C shift negatively obviously with the half-wave potential shifting about 0.02 V after 8000 cycles AAT, while no obvious change takes place for the LSV curves for the Pt/Tin O2n-1. The Pt particles supported on the carbon aggregate obviously, while the morphology of the Pt supported on Tin O2n-1 remains almost unchanged, which contributes to the electrochemical surface area loss of Pt/C being about 2times that of the Pt/Tin O2n-1. The superior catalytic stability of Pt/Tin O2n-1 toward the ORR could be attributed to the excellent stability of the Tin O2n-1 and the electronic interaction between the metals and the support. 展开更多
关键词 magneli phase TinO2n-1 support oxygen reduction reaction stability
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CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂的水热合成及电解水催化性能
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作者 浮琳萍 鲁耀宗 +3 位作者 李明 张龙华 何玉 刘伟 《河南科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期35-44,54,共11页
目前电解水制氢所用催化剂价格昂贵,且各类催化大多功能单一,不利于电解水的工程化应用。针对以上问题,结合二硫化钼材料和钴硫化物的催化反应特点,通过一步水热法合成具有双功能催化活性的非贵金属CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂。利用场... 目前电解水制氢所用催化剂价格昂贵,且各类催化大多功能单一,不利于电解水的工程化应用。针对以上问题,结合二硫化钼材料和钴硫化物的催化反应特点,通过一步水热法合成具有双功能催化活性的非贵金属CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电催化测试等手段对不同钴钼比的CoS_(2)-MoS_(2)样品进行表征和性能分析。实验结果表明;当钴钼摩尔比为1∶3时,CoS_(2)-MoS_(2)样品呈现出微米花状形貌结构,并表现出最优的催化活性。在0.1 M KOH电解液中,析氧反应(OER)的过电位比纯CoS_(2)降低了约128 mV,而析氢反应(HER)的过电位比纯MoS_(2)降低了约131 mV。在1 M KOH电解液中,CoS_(2)-1-3分别连续进行OER和HER过程50 h后,其电流密度仍能保持在99.38%和84.13%,表明其具有良好的电催化稳定性。当复合催化剂同时作为阳极和阴极进行全水解时,仅需1.77 V即可达到10 mA·cm^(-2)的电流密度,且稳定运行50 h后电流密度保持率为89.08%。 展开更多
关键词 二硫化钼(MoS_(2)) 二硫化钴(CoS_(2)) 析氧反应 析氢反应 复合催化剂 双功能催化 电解水
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2-戊基蒽醌合成优化及性能研究
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作者 王国旭 罗昕玥 +2 位作者 刘敏娜 孙京 王贺 《现代化工》 北大核心 2025年第9期144-150,共7页
以2-戊基蒽为原料,分子氧作氧化剂,在N-羟基邻苯二甲酰胺(NHPI)/亚硝酸叔丁酯(TBN)的催化体系下高效地制备了2-戊基蒽醌化合物。通过考察催化剂、引发剂、溶剂、压力、温度和时间等影响因素,确定最佳反应条件,以96.5%的收率得到了2-戊... 以2-戊基蒽为原料,分子氧作氧化剂,在N-羟基邻苯二甲酰胺(NHPI)/亚硝酸叔丁酯(TBN)的催化体系下高效地制备了2-戊基蒽醌化合物。通过考察催化剂、引发剂、溶剂、压力、温度和时间等影响因素,确定最佳反应条件,以96.5%的收率得到了2-戊基蒽醌。随后测定了2-戊基蒽醌在1,2,4-三甲苯中的溶解度,并用经典热力学方程Apelblat方程、λh方程、Van't Hoff方程及NRTL方程进行拟合,采用平均相对偏差和均方根偏差来检验模型的准确性,NRTL方程拟合效果最好。最后通过蒽醌法对其生产双氧水的能力进行测试,结果表明2-戊基蒽醌在循环使用5次之后氢效值仍然在10左右。 展开更多
关键词 2-戊基蒽醌 氧气 氧化反应 溶解度 氢效测试 绿色化学
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Ag掺杂γ-MnO_(2)酸性电催化析氧反应研究 被引量:1
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作者 徐志强 孙艺萌 +2 位作者 王小梅 刘博 宗旭 《分子催化(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期224-233,I0002,共11页
高性能酸性电解水催化剂的开发是质子交换膜电解水技术的重要研究方向.我们通过将Ag掺杂到γ-MnO_(2)(MO)中,获得了高性能Ag-MnO_(2)(AMO)酸性析氧电催化剂.Ag的掺杂优化了MO的电子结构,提高了MO的析氧反应活性.最优催化剂获得10 mA∙cm^... 高性能酸性电解水催化剂的开发是质子交换膜电解水技术的重要研究方向.我们通过将Ag掺杂到γ-MnO_(2)(MO)中,获得了高性能Ag-MnO_(2)(AMO)酸性析氧电催化剂.Ag的掺杂优化了MO的电子结构,提高了MO的析氧反应活性.最优催化剂获得10 mA∙cm^(−2)电流密度的过电位为398 mV,比MO降低了28 mV.此外,Ag的掺杂提高了MO的反应稳定性.最优催化剂在100 mA∙cm^(−2)的大电流密度下可稳定运行500 h以上,在高达500 mA∙cm^(−2)的电流密度下也可稳定运行50 h以上,是目前在大电流密度工作条件下最稳定的非贵金属酸性析氧电催化剂之一. 展开更多
关键词 电解水 酸性析氧反应 γ-MnO_(2) AG掺杂 非贵金属
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窄带隙β-CuFeO_(2)铁电光催化剂性质及表面析氧反应特性
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作者 吕东昊 徐兰兰 刘孝娟 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1010-1023,共14页
铜铁矿(delafossite)型CuFeO_(2)具有窄带隙、良好稳定性被广泛用于光催化领域的研究,而其中心对称的层状结构使得光生载流子容易复合,限制了其光催化效果。β-CuFeO_(2)是一种具有相稳定,窄带隙,强极化的本征铁电半导体,利用其内禀的... 铜铁矿(delafossite)型CuFeO_(2)具有窄带隙、良好稳定性被广泛用于光催化领域的研究,而其中心对称的层状结构使得光生载流子容易复合,限制了其光催化效果。β-CuFeO_(2)是一种具有相稳定,窄带隙,强极化的本征铁电半导体,利用其内禀的铁电极化性质,构建光生电子空穴生成位点交替排列的[011]表面,在铁电内建电场作用下促进电荷分离,从而提升光催化性能。基于第一性原理计算,本文首先确定β-CuFeO_(2)具有热力学稳定性,磁基态为C型反铁磁,且带隙为1.37 eV的直接带隙半导体,理论铁电极化为83.466μC/cm^(2),是良好的光催化剂载体。进一步地,以表面析氧反应(OER)为模型,通过构建非极化表面[100]、[010]和极化表面[001]、[011]研究铁电极化对OER的影响。结果表明,β-CuFeO_(2)的表面价带顶氧化还原电势大部分大于水氧化电势(1.23 eV),且极化表面更易形成。此外,在极化方向上,完全暴露Cu-O原子,Cu,Fe原子层交替排列的[011]表面最易吸附水分子且具有最优OER催化活性。对[011]表面OER决速步骤进行电子结构分析,发现在*O中间体上具有2个电子口袋,反应生成*OOH后消耗一个电子口袋,即空轨道上得到电子。这是[011]极化方向表面OER决速步骤的内在机理。本工作构建了β-CuFeO_(2)铁电半导体并通过理论模拟计算了其基本性质,构建了不同方向表面研究铁电极化对光催化OER活性的影响,将为铁电光催化剂设计提供理论依据。 展开更多
关键词 β-CuFeO_(2) 第一性原理计算 密度泛函理论 光催化 析氧反应 铁电极化
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碱水电解用NiPOH-RuO_(2)催化电极的析氢析氧反应研究
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作者 李勇 朱思达 +1 位作者 赵坤 邵艳群 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第12期10-18,共9页
电解水制氢用电极材料对析氢和析氧反应起着重要的作用。羟基亚磷酸镍(Ni_(11)(HPO_(3))_(8)(OH)_(6),缩写为Ni POH)具有多孔结构和丰富的活性中心备受关注,然而其低电导率以及相应的缓慢电子转移速率限制了其电催化性能。添加高导电性... 电解水制氢用电极材料对析氢和析氧反应起着重要的作用。羟基亚磷酸镍(Ni_(11)(HPO_(3))_(8)(OH)_(6),缩写为Ni POH)具有多孔结构和丰富的活性中心备受关注,然而其低电导率以及相应的缓慢电子转移速率限制了其电催化性能。添加高导电性和活性物质提升电子传输效率和反应动力学,有望增强其在电解水过程中的催化活性与持久性。本文采用水热法在泡沫镍上原位生长Ni POH-x at.%RuO_(2)电极材料,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、线性扫描伏安法(LSV)和计时电位法(CP)等研究Ru O_(2)含量对电极微观形貌及其电化学性能的影响,辅以第一性原理计算探讨Ni POH-x at.%RuO_(2)在全解水过程中的性能。结果表明:添加Ru O_(2)可改变Ni POH微球的形貌,使其具有更大比表面积。Ni元素是由Ni2+和Ni3+组成,Ru由Ru^(3+)和Ru^(4+)组成。Ru掺杂使Ni POH的电子转移能垒降低,费米能级附近电子密度增大。当电流密度为10 m A/cm^(2)时,Ru O_(2)的加入明显降低了析氢过电位,NiPOH-3 at.%RuO_(2)的析氢过电位最低为93 mV,而Ni POH电极为161 mV,Ni POH-3 at.%RuO_(2)电极的析氧Tafel斜率同期达到最小。Ni POH-x at.%RuO_(2)电极的析氢过程是以Heyrovsky步骤为主的Volmer-Heyrovsky控制反应。 展开更多
关键词 Ru O_(2) Ni11(HPO_(3))_(8)(OH)_(6) 第一性原理计算 电解水 析氢反应 析氧反应
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α-MnO_(2)作为先进的双功能ORR/IOR电催化剂构建可充电锌空电池
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作者 王振 赵慧 +3 位作者 周菊红 盛可发 王涛 江彬彬 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期266-276,共11页
析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)是可充电锌空电池(rechargeable Zn-air batteries,RZABs)重要的两个反应。其中,析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径,实际应用中... 析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)是可充电锌空电池(rechargeable Zn-air batteries,RZABs)重要的两个反应。其中,析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径,实际应用中需要高的充电电压驱动其发生,这将带来一系列问题并且限制了RZABs的商业化应用。基于此,本研究构造α-MnO_(2)并作为ORR/IOR双功能催化剂。在碱性体系中引入反应改性剂KI,α-MnO_(2)对碘离子氧化反应(iodide oxidation reaction,IOR)具有更低的阳极氧化电位和更快的催化动力学。当1.0 mol/L KOH电解液中添加0.5 mol/L KI时,相比于OER(1.709 V@10 mA/cm^(2)),α-MnO_(2)在IOR过程中电流密度达到10 mA/cm^(2)时阳极电位减小了398 mV(1.311 V vs.RHE),且表现出低至57.5 mV/dec塔菲尔斜率。相对于与Pt/C,在含有KI的KOH电解液中,α-MnO_(2)表现出与Pt/C相媲美的ORR活性。此外,以α-MnO_(2)为空气电极组装成RZAB后,该电池也表现出了优异的充电活性和良好的循环寿命,在5 mA/cm^(2)电流密度下,充放电电压间隙由0.97 V缩减为0.61 V,能量转换效率由54.9%提升至66.2%。 展开更多
关键词 可充电锌空电池 析氧反应 碘离子氧化反应 α-MnO_(2)
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双金属协同电催化及其在典型反应中的应用研究进展
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作者 杨天璇 武美霞 +5 位作者 陈宁 唐昌强 赵强 王俊丽 郭永 李作鹏 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期211-230,共20页
近年来,双金属非均相协同催化剂的设计和制备,已成为当前材料与催化领域的研究热点。两种组分之间的适当组合,会极大地提升催化剂的催化性能,并且该催化性能提高的程度明显大于单独使用时的催化性能,因而被认为各组分之间存在着相互协... 近年来,双金属非均相协同催化剂的设计和制备,已成为当前材料与催化领域的研究热点。两种组分之间的适当组合,会极大地提升催化剂的催化性能,并且该催化性能提高的程度明显大于单独使用时的催化性能,因而被认为各组分之间存在着相互协同的催化作用。过去的十几年里,双金属协同催化剂在低温燃料电池和电解水制氢领域取得了巨大的进展,本工作总结了近年来双金属协同催化剂在电化学领域中的相关研究,综述了PtRu、NiFe、PtNi三种典型双金属协同催化剂在甲醇氧化、析氧及氧还原方面的协同反应机理及研究进展。从物理化学性质的改变和电子结构的优化多角度分析了第二种金属的加入对催化剂的影响和改变,最后对双金属协同电催化剂的未来发展方向做出了展望。 展开更多
关键词 双金属 协同催化 甲醇氧化 电解水制氢 析氧 氧还原
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Co_(3)O_(4)/MoS_(2)@TM异质结电极的制备及其析氧性能研究 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 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9191-9195,共5页
电解水是一项有前景的大规模生产绿色氢能的技术。然而由于析氧反应(OER)的内在动力学缓慢,阻碍了这种能量转换技术的发展。这就需要高活性且稳定的电催化剂。因此本文采用简单的两步水热合成法在钛网上构筑了具有自支撑的异质结构Co_(3... 电解水是一项有前景的大规模生产绿色氢能的技术。然而由于析氧反应(OER)的内在动力学缓慢,阻碍了这种能量转换技术的发展。这就需要高活性且稳定的电催化剂。因此本文采用简单的两步水热合成法在钛网上构筑了具有自支撑的异质结构Co_(3)O_(4)/MoS_(2)。所制备的Co_(3)O_(4)/MoS_(2)异质结催化剂在1 M KOH溶液中具有优异的OER催化性能,当电流密度达到10 mA·cm-2时,所需过电势为306 mV,相应的塔菲尔(Tafel)斜率为51 mV dec-1。催化剂表现出优异的OER催化活性源于异质结构以及Co_(3)O_(4)和MoS_(2)的协同作用。本工作为合理设计高效、低廉的复合型催化剂提供了有效的策略。 展开更多
关键词 电催化 Co_(3)O_(4)/MoS_(2)异质结 自支撑 析氧反应
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基于COMSOL-PHREEQC的CO_(2)+O_(2)地浸采铀反应运移数值模拟 被引量:3
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作者 张海涛 张通 +4 位作者 李旭 贺江辉 杨鑫 何玉鹏 邵则凡 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期680-690,共11页
铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。CO_(2)+O_(2)地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO_(2)+O_(2)溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过... 铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。CO_(2)+O_(2)地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO_(2)+O_(2)溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过程中铀动态浸出的关键核心。以内蒙古某煤铀共存矿床为对象,通过COMSOL构建地浸过程中溶质运移的对流与弥散模型,通过PHREEQC构建砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)溶浸过程的热力学数据库,利用iCP平台(Interface COMSOL-PHREEQC)建立COMSOL-PHREEQC耦合框架的CO_(2)+O_(2)地浸采铀的反应运移数值模型,模拟了CO_(2)+O_(2)地浸过程中铀矿动态浸出过程。同时,基于参数敏感性分析定量比较了不同参数对铀浸出效果影响的重要性程度。研究结果表明,本模型能够模拟预测CO_(2)+O_(2)溶浸过程中铀的反应运移过程。模拟结果发现CO_(2)+O_(2)地浸采铀过程中,抽、注液孔周围水动力强,溶浸液与铀矿物发生强烈的化学反应,形成高浓度的铀区;在水动力作用弱的地方,溶浸液不能及时到达,形成低浓度铀区。浸出铀的运移过程主要受对流和弥散作用控制。浸出铀可以通过下部煤层采动裂缝进入采煤工作面和采空区内,影响煤矿安全开采活动。参数敏感性分析结果揭示抽液流量、CO_(2)和O_(2)体积分数是铀浸出率的关键控制因素,而铀的浸出率与地层渗透率、地下水流速之间并不是呈单调的递增关系。研究结果对砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)地浸开采具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 CO_(2)+O_(2)地浸采铀 反应运移模拟 水动力-化学反应耦合 参数敏感性分析 COMSOL-PHREEQC
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快速制备Co(OH)_(2)用于高效析氧 被引量:1
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作者 邹祥宇 卫学玲 +3 位作者 包维维 艾桃桃 李文虎 寇领江 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期5186-5192,共7页
简单快速地制备活性高、稳定好的电催化剂用于电解水制氢具有重要意义。以六水合硝酸钴为原料,利用三电极体系电化学工作站,在-1.0 V恒电位下在镍网上快速电沉积制备出Co(OH)_(2)@NF,采用XRD、XPS和SEM对Co(OH)_(2)@NF进行物相分析和形... 简单快速地制备活性高、稳定好的电催化剂用于电解水制氢具有重要意义。以六水合硝酸钴为原料,利用三电极体系电化学工作站,在-1.0 V恒电位下在镍网上快速电沉积制备出Co(OH)_(2)@NF,采用XRD、XPS和SEM对Co(OH)_(2)@NF进行物相分析和形貌表征,在1 mol/L KOH电解液中对其电催化析氧性能进行了测试。结果表明,超薄片状结构增加了Co(OH)_(2)@NF与电解液的接触面积,增大了参与反应的有效活性位点数量。驱动10 mA/cm^(2)的电流密度需要过电位为280 mV,塔菲尔斜率为70 mV/dec;具有良好的析氧稳定性和耐久性。 展开更多
关键词 纳米催化剂 电沉积 析氧反应 Co(OH)_(2)@NF
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2-(2-甲基烯丙基)-3-(3-甲基-1,2-丁二烯基)环己-2-烯酮重排生成八元环化合物反应机理的理论研究 被引量:1
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作者 朱元强 郭勇 谢代前 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期385-388,共4页
采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)方法研究了2-(2-甲基丙烯基)-3-(3-甲基-1,2-丁二烯基)环己-2-烯酮重排生成八元环化合物在气相中的反应机理.考虑了两条可能的反应途径:途径1包含5个过程,途径2包含两个过程.从能量上看,两条途径的决... 采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)方法研究了2-(2-甲基丙烯基)-3-(3-甲基-1,2-丁二烯基)环己-2-烯酮重排生成八元环化合物在气相中的反应机理.考虑了两条可能的反应途径:途径1包含5个过程,途径2包含两个过程.从能量上看,两条途径的决定速度步均是[1,5]氢迁移.采用自洽反应场极化连续模型(PCM模型)和极化导体模型(CPCM模型)研究了反应体系在甲苯溶液中的溶剂效应.结果表明,气相和溶液中途径2均是较优途径,并且甲苯对该反应的溶剂化效应不明显.理论研究结果与实验观察结果一致,并很好地解释了有关实验现象. 展开更多
关键词 反应机理 密度泛函理论方法 [1 5]氢迁移 溶剂效应 [2+2]环加成
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CoSe_(2)/C催化剂在电催化氧还原中的应用研究进展 被引量:2
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作者 赵东江 马松艳 田喜强 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期30-43,共14页
介绍了铂基材料作为聚合物电解质膜燃料电池阴极催化剂的优点及存在的问题,对酸性和碱性电解液中氧还原反应机理进行了分析,讨论了氧分子在催化剂表面吸附模式对氧还原反应机理的影响。探讨了CoSe_(2)化合物晶体结构类型与特点及其与催... 介绍了铂基材料作为聚合物电解质膜燃料电池阴极催化剂的优点及存在的问题,对酸性和碱性电解液中氧还原反应机理进行了分析,讨论了氧分子在催化剂表面吸附模式对氧还原反应机理的影响。探讨了CoSe_(2)化合物晶体结构类型与特点及其与催化性能的关系,CoSe_(2)化合物主要有立方黄铁矿型(c-CoSe_(2))和正交白铁矿型(o-CoSe_(2))2种类型,通常c-CoSe_(2)比o-CoSe_(2)催化活性高。综述了CoSe_(2)/C催化剂的研究进展,着重讨论了制备方法、表面修饰、过渡金属掺杂、Co/Se物质的量之比以及碳载体等因素对CoSe_(2)/C催化剂的氧还原催化活性、反应机理、稳定性以及耐毒化性能的影响,提出了CoSe_(2)/C催化剂存在的问题以及发展前景。 展开更多
关键词 聚合物膜燃料电池 非贵金属催化剂 CoSe_(2)化合物 氧还原反应 催化活性
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2-乙基-3-羟基-6-苯硫基-4(1H)-吡啶酮对自由基的清除和抑制作用
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作者 蒲含林 黄霞 +2 位作者 邓岳松 戴云 陈小佳 《暨南大学学报(自然科学与医学版)》 CAS CSCD 2004年第3期351-355,共5页
研究2-乙基-3-羟基-6-苯硫基-4(1H)-吡啶酮(HPP)对羟自由基和超氧阴离子自由基的影响.用荧光分光光度计测定Fenton反应产生的羟自由基的清除率和生成抑制率,用比色法测定黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶体系和大鼠腹腔多型核白细胞呼吸爆发产生的... 研究2-乙基-3-羟基-6-苯硫基-4(1H)-吡啶酮(HPP)对羟自由基和超氧阴离子自由基的影响.用荧光分光光度计测定Fenton反应产生的羟自由基的清除率和生成抑制率,用比色法测定黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶体系和大鼠腹腔多型核白细胞呼吸爆发产生的超氧阴离子自由基的清除率.HPP对Fenton反应产生的自由基有显著的清除和抑制作用,且活性比羟自由基的特异性清除剂甘露醇强,对化学反应和大鼠腹腔多型核白细胞呼吸爆发产生的超氧阴离子自由基也有明显的清除作用,且活性较维生素E稍强.可见HPP是一种良好的氧自由基清除剂. 展开更多
关键词 2-乙基-3-羟基-6-苯硫基-4(1H)-吡啶酮 氧自由基 FENTON反应 荧光强度 大鼠腹腔多型核白细偶然胞
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