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Preparation and application of perovskite-type oxides for electrocatalysis in oxygen/air electrodes 被引量:2
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作者 ZHUANG Shu-xin HE Jia-yi +4 位作者 ZHANG Wei-peng ZHOU Nan LU Mi LIAN Ji-qiong SUN Jing-jing 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第6期1387-1401,共15页
Recent advances in the preparation and application of perovskite-type oxides as bifunctional electrocatalysts for oxygen reaction and oxygen evolution reaction in rechargeable metal-air batteries are presented in this... Recent advances in the preparation and application of perovskite-type oxides as bifunctional electrocatalysts for oxygen reaction and oxygen evolution reaction in rechargeable metal-air batteries are presented in this review.Various fabrication methods of these oxides are introduced in detail,and their advantages and disadvantages are analyzed.Different preparation methods adopted have great influence on the morphologies and physicochemical properties of perovskite-type oxides.As a bifunctional electrocatalyst,perovskite-type oxides are widely used in rechargeable metal-air batteries.The relationship between the preparation methods and the performances of oxygen/air electrodes are summarized.This work is concentrated on the structural stability,the phase compositions,and catalytic performance of perovskite-type oxides in oxygen/air electrodes.The main problems existing in the practical application of perovskite-type oxides as bifunctional electrocatalysts are pointed out and possible research directions in the future are recommended. 展开更多
关键词 perovskite-type oxides ELECTROCATALYSTS PREPARATION oxygen/air electrodes
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Reaction of erythromycin with dissolved oxygen on gold nanoparticle-modified glassy carbon electrodes
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作者 李雪 付颖 +2 位作者 王建秀 吕慧丹 徐茂田 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2008年第5期612-616,共5页
Cyclic voltammetry was used to investigate the reaction of erythromycin (EM) with dissolved oxygen on gold nanopartiele-modified electrodes prepared via electrodeposition. A well-defined reduction peak at -0.420 V a... Cyclic voltammetry was used to investigate the reaction of erythromycin (EM) with dissolved oxygen on gold nanopartiele-modified electrodes prepared via electrodeposition. A well-defined reduction peak at -0.420 V and a reoxidation peak at -0.055 V were observed. With the addition of EM into the NaOH solution containing dissolved oxygen, the oxidation peak at -0.055 V was still indiscernible. However, a new oxidation peak at 0.200 V appeared, which suggests the interaction between EM and dissolved oxygen. Therefore, this method can be used for the analysis of EM in tablets. The present method is simple, reproducible, and does not require complex analytical instruments. 展开更多
关键词 gold nanoparticle-modified electrode dissolved oxygen ERYTHROMYCIN INTERACTION cyclic voltammetry
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碱性水电解制氢中铁杂质的影响研究进展
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作者 钟晓航 许卫 +2 位作者 张文 许莉 王宇新 《化工学报》 北大核心 2025年第2期519-531,共13页
碱性水电解是利用可再生能源制氢的重要技术。由于碱性水电解槽能够使用相对廉价的结构材料和非贵金属电极催化剂,因此在制氢成本方面具有竞争优势。早前就有研究发现,工业碱性水电解槽的结构件或管路中的铁会部分溶解至电解液中,并沉... 碱性水电解是利用可再生能源制氢的重要技术。由于碱性水电解槽能够使用相对廉价的结构材料和非贵金属电极催化剂,因此在制氢成本方面具有竞争优势。早前就有研究发现,工业碱性水电解槽的结构件或管路中的铁会部分溶解至电解液中,并沉积于电极和隔膜上,但铁杂质对水电解性能的具体影响却研究较少。近年来,随着氢能受到越来越多的关注,人们对碱性水电解制氢中铁杂质影响的研究也随之加强,并取得了较多的成果。本文旨在综述与此相关的研究,特别是铁杂质对碱性水电解过程中镍基析氧阳极和镍基析氢阴极的影响。 展开更多
关键词 镍基电极 铁杂质 碱性电解水 析氧反应 析氢反应 电解质 制氢 催化剂
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稻壳基硅氧碳复合负极材料的制备及储锂性能
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作者 郭建良 韩松 +1 位作者 杨宏训 马娇娇 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期114-119,123,共7页
硅因其高容量而被认为是非常有应用前景的新一代高容量锂离子电池负极材料。但硅的低电导率及差的循环性能而限制了其作为负极材料在锂离子电池中的应用。以富含硅的稻壳为原材料,沥青为导电剂,通过简单的铝热还原反应,制得多孔硅氧碳... 硅因其高容量而被认为是非常有应用前景的新一代高容量锂离子电池负极材料。但硅的低电导率及差的循环性能而限制了其作为负极材料在锂离子电池中的应用。以富含硅的稻壳为原材料,沥青为导电剂,通过简单的铝热还原反应,制得多孔硅氧碳复合负极材料。结果表明:该复合负极材料展现出良好的电化学性能,在0.2A/g的电流密度下,具有高的首次充放电比容量1016.2mAh/g/1349.5mAh/g和75.3%的首次库仑效率,在200个循环后仍能保持812.8mAh/g/819.3mAh/g的比容量。优异的性能,主要得益于,氢/氩混合气氛对二氧化硅的还原提供了更多的反应活性位点。此外,沥青的加入一方面可以增强电极材料的导电性,另一方面熔融态的沥青可以填补材料中的孔隙,缓冲硅在充放电过程中的体积膨胀,从而提高材料的循环稳定性。 展开更多
关键词 锂离子电池 稻壳 沥青 负极材料 硅氧碳复合材料
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耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述
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作者 王御风 罗小雪 +3 位作者 范鸿亮 吴白婧 李存璞 魏子栋 《化工学报》 北大核心 2025年第8期3753-3771,共19页
随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧,电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而,传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题,限制了技术的进一步发展。近年来,研究人员发展了利用电解水阳... 随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧,电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而,传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题,限制了技术的进一步发展。近年来,研究人员发展了利用电解水阳极生成的活性氧物种(ROS)(*OOH、*OH和*O等)实现有机物选择性氧化的系列策略,可以有效提升电解水的能量、原子利用率,减少能耗,提升生产附加值。电极界面作为电化学反应的场所,电极材料的多尺度结构、反应底物的吸附行为等,都影响着耦合电解水制氢的绿色有机氧化效率和选择性。因此,本文综述了利用活性氧物种氧化有机物耦合电解水制氢的电极表面调控策略,重点讨论了电极强化“界面-底物”过程的作用、电极控制荷质传递过程以及电极调控反应作用机理等三个方面。通过掺杂、构筑应变、引入空位和异质结等手段调控电极电子结构,能够促进ROS生成和反应底物吸附,提升反应选择性与效率;通过采用恒电位和脉冲电解等多种电化学方法,可以调控电极材料的金属价态和电子传递速率,优化反应动力学;通过引入介体或添加剂、开发双效催化剂以及表面插层等手段,可以有效调控电极表面对ROS的吸附与利用,同时调节电极对反应底物的吸附特性。未来研究将集中于电极表面催化形态精准调控、催化剂活性位点优化以及机理研究,推动电解水制氢与绿色有机电化学合成的协同发展,为新能源和绿色化学的应用提供新思路。 展开更多
关键词 活性氧物种(ROS) 有机电合成 界面调控 电解水 电极材料 电子材料 电化学 制氢
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Advances in the use of carbon materials for lithium-air batteries
6
作者 LEI Yu ZHONG Yu +3 位作者 LI Yi-shuo LI Tao ZHOU Zhuo-hui QIN Lei 《新型炭材料(中英文)》 北大核心 2025年第4期909-930,共22页
Lithium-air batteries(LABs)are regarded as a next-generation energy storage option due to their relatively high energy density.The cyclic stability and lifespan of LABs are mainly influenced by the formation and decom... Lithium-air batteries(LABs)are regarded as a next-generation energy storage option due to their relatively high energy density.The cyclic stability and lifespan of LABs are mainly influenced by the formation and decomposition of lithium-based oxides at the air cathode,which not only lead to a low cathode catalytic efficiency but also restrict the electrochemical reversibility and cause side reaction problems.Carbon materials are considered key to solving these problems due to their conductivity,functional flexibility,and adjustable pore structure.This paper considers the research progress on carbon materials as air cathode catalytic materials for LABs,focusing on their structural characteristics,electrochemical behavior,and reaction mechanisms.Besides being used as air cathodes,carbon materials also show potential for being used as protective layers for metal anodes or as anode materials for LABs. 展开更多
关键词 Lithium-air battery Carbon materials Air cathode Modified carbon electrode oxygen crossover
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高稳定性碱性水电解Ni-Fe基析氧电极研制
7
作者 杨金彭 刘岩岩 +1 位作者 李黎明 刘晓峰 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第9期61-68,共8页
通过简便的两步恒流电沉积法在镍丝网表面制备了CoS@NiFe析氧催化电极,并探究了前处理酸洗时间、电沉积时间、温度,钴硫投料比等电镀工艺条件对电极催化活性的影响,得到CoS@NiFe析氧催化电极的最优电沉积工艺;该催化电极的析氧活性受益... 通过简便的两步恒流电沉积法在镍丝网表面制备了CoS@NiFe析氧催化电极,并探究了前处理酸洗时间、电沉积时间、温度,钴硫投料比等电镀工艺条件对电极催化活性的影响,得到CoS@NiFe析氧催化电极的最优电沉积工艺;该催化电极的析氧活性受益于Ni-Fe基羟基氧化物与外层包覆的CoS之间的协同效应以及异质结构之间的强电子相互作用,使得CoS@NiFe电极表现出了优异的析氧性能。该催化电极在600 mA·cm^(−2)的大电流密度下,析氧过电位为298 mV相较于商业雷尼镍低90 mV。并且,在经过6000圈CV循环后,析氧活性衰减率仅为2.3%,比商业雷尼镍析氧过电位低83 mV。 展开更多
关键词 碱性电解水 大电流密度 析氧反应 镍铁基电极
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高熵钙钛矿La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(0.4)Cu_(0.1)O_(3)超级电容器电极材料的设计与性能优化
8
作者 张亚鑫 罗东庆 +2 位作者 王菲菲 吕静波 秦增明 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第7期2693-2700,共8页
高熵钙钛矿氧化物因具有良好的结构稳定性和化学多样性,被认为是极具潜力的超级电容器电极材料。本文采用溶胶-凝胶法制备高熵钙钛矿材料La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(x)Cu_(0.5-x)O_(3)(x=0.1,0.4),探究Ni、Cu不同摩尔比对材... 高熵钙钛矿氧化物因具有良好的结构稳定性和化学多样性,被认为是极具潜力的超级电容器电极材料。本文采用溶胶-凝胶法制备高熵钙钛矿材料La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(x)Cu_(0.5-x)O_(3)(x=0.1,0.4),探究Ni、Cu不同摩尔比对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)测试对材料进行物相表征。结果表明,La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(0.4)Cu_(0.1)O_(3)具有立方钙钛矿结构,晶粒细小且分布均匀,氧空位含量较高。在3 mol/L KOH电解液中进行电化学测试,当电流密度为1 A·g^(-1)时,La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(0.4)Cu_(0.1)O_(3)比容量为243 F·g^(-1),相比于传统LaFeO_(3)材料的比容量提升42%。La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(0.4)Cu_(0.1)O_(3)经过20000次循环充放电(电流密度为5 A·g^(-1))后,比容量保持率仍达98.3%,展现出优异的循环稳定性和长循环寿命。高熵钙钛矿材料具有良好的电化学性能,作为高性能储能材料有巨大应用潜力。 展开更多
关键词 高熵钙钛矿 La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.4)Fe_(0.1)Ni_(0.4)Cu_(0.1)O_(3) 超级电容器 电极材料 氧空位 电化学性能
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碳布负载的钴镍双金属沸石咪唑框架作为独立电极用于高效电催化析氧反应 被引量:1
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作者 白武鑫 周倩倩 +2 位作者 卢振杰 宋晔 付永胜 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期69-70,共2页
开发低成本、高效和稳定的电催化剂对于加快水分解中的析氧反应(OER)速率,实现可再生、清洁和大规模能源转换技术至关重要。在本文中,我们开发了一种简单的方法来制备钴镍双金属沸石咪唑框架(CoNi-ZIF),通过低温热解去除客体分子将CoNi-... 开发低成本、高效和稳定的电催化剂对于加快水分解中的析氧反应(OER)速率,实现可再生、清洁和大规模能源转换技术至关重要。在本文中,我们开发了一种简单的方法来制备钴镍双金属沸石咪唑框架(CoNi-ZIF),通过低温热解去除客体分子将CoNi-ZIF纳米片牢固地负载到碳布(CoNi-ZIF-CC-200)上。组装的独立电极避免了对粘合剂的依赖和无效表面积的增加,从而显著提高了催化剂的催化活性和传质效率。电化学测试结果表明CoNi-ZIF-CC-200独立电极在OER过程中表现出良好的电化学活性和稳定性。CoNi-ZIF-CC-200独立电极在10 mA·cm^(-2)下表现出255 mV的低过电位,并且在恒电位测量过程中保持10 h以上的稳定运行。此外,由CoNi-ZIF-CC-200独立电极作为阳极和Pt/C作为阴极组成的水分解系统表现出优异的稳定性。 展开更多
关键词 CoNi-ZIF 低温热解 自支撑电极 析氧反应
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电极尺寸对射流等离子体放电的影响及其在涤纶亲水研究中的应用
10
作者 郭宣莹 顾莉莉 +2 位作者 王娟 石建军 郭颖 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期107-112,共6页
大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响:通过... 大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响:通过改变接地电极宽度,探究其对射流长度、放电强度的影响;通过增强型电荷耦合器件(ICCD)对放电时空演化进行分析;通过发射光谱分析放电产生的特征谱线。结果表明:当接地电极的宽度为1.5 cm时,射流长度最长;在射流3 mm处,有较强的羟基活性粒子浓度。利用大气压脉冲射流等离子体处理涤纶织物表面,验证了气相等离子体中羟基含氧基团与涤纶表面亲水处理效果的正相关性,为等离子体中活性粒子的控制和开发工业用等离子体源提供了参考。 展开更多
关键词 大气压射流放电 电极宽度 活性粒子 含氧基团
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一体式再生燃料电池双功能氧电极高分散工艺研究
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作者 张忠豪 邱殿凯 +1 位作者 彭林法 易培云 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1417-1426,共10页
一体式再生燃料电池(PEM-URFC)将燃料电池和电解池融为一体,正向耗氢发电,反向电解产氢,是理想的储能装置。双功能氧电极(BOE)是承担氧还原反应与析氧反应的核心场所,通常由Pt和IrO_(2)两种材料混合制备而成。制备BOE的浆料难分散,导致... 一体式再生燃料电池(PEM-URFC)将燃料电池和电解池融为一体,正向耗氢发电,反向电解产氢,是理想的储能装置。双功能氧电极(BOE)是承担氧还原反应与析氧反应的核心场所,通常由Pt和IrO_(2)两种材料混合制备而成。制备BOE的浆料难分散,导致催化剂利用率低、耐久性差。为了克服上述难题,本研究通过结合巯基-聚乙二醇-羧基稳定剂与间隔超声分散工艺的方法,提升了Pt-IrO_(2)浆料的分散效果和稳定性,并在此基础上制备了高分散的BOE。实验结果表明,本研究所制备的BOE富含纳米级孔,相较于通过持续超声分散工艺制备的BOE,催化剂利用率更高。极化性能测试结果表明,由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC在0.5 A/cm^(2)工作条件下双向效率最高可达51.12%,比由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的双向效率高9%;此外,在3000次加速实验后,由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC双向效率仅衰减0.249%,低于由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的1.675%。本工作所提出的结合稳定剂与间隔超声分散工艺提升分散效果的方法,对优化双功能电极的制备工艺具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 双功能氧电极 稳定剂 间隔超声分散工艺
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闭腔型氧泵测氧芯片结构参数对特征时间t_(d)的影响研究
12
作者 朱旭 谢光远 +3 位作者 杨开武 廖清林 吕俊涛 王典 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1120-1125,共6页
为了探究闭腔型测氧芯片结构参数对氧传感器特征时间t_(d)的影响,指导结构改进,优化氧传感器工作性能,采用控制变量法设计了四种不同结构的泵氧芯片并搭配自制的氧传感器进行测试,测量在不同氧气浓度下的t_(d)值,对曲线进行分析,并与推... 为了探究闭腔型测氧芯片结构参数对氧传感器特征时间t_(d)的影响,指导结构改进,优化氧传感器工作性能,采用控制变量法设计了四种不同结构的泵氧芯片并搭配自制的氧传感器进行测试,测量在不同氧气浓度下的t_(d)值,对曲线进行分析,并与推导出的理论关联式进行比较。结果表明,当泵氧芯片增加多孔氧化锆保护层后,提升了空腔的密封性,t_(d)与氧气浓度呈良好的线性关系;使用交叉型铂电极的泵氧芯片,泵电极与氧气的接触面积更大,泵氧速率更快,其t_(d)值更小。综合来说,优选芯片结构为添加多孔氧化锆保护层同时使用交叉电极的泵氧芯片,相比于对照产品,其t_(d)与氧气浓度具有更好的线性相关性,且制造成本低,并拥有与对照产品相近的t_(d)值,从而自主研发出具有良好工作性能的工业氧传感器。 展开更多
关键词 氧传感器 氧化锆 特征时间 铂电极 结构参数
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溶解氧海水电池海洋环境适应性研究进展
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作者 张若天 张辰 +2 位作者 吕伟 高津京 凌国维 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期72-80,共9页
海洋能源供应是海洋水下探测网络的“心脏”。溶解氧海水电池是为大规模水下观测系统与海洋开发设备提供能源的重要选择。由于其开放结构设计,溶解氧海水电池的电化学性能和运行稳定性容易受到复杂海洋环境的影响。介绍了溶解氧海水电... 海洋能源供应是海洋水下探测网络的“心脏”。溶解氧海水电池是为大规模水下观测系统与海洋开发设备提供能源的重要选择。由于其开放结构设计,溶解氧海水电池的电化学性能和运行稳定性容易受到复杂海洋环境的影响。介绍了溶解氧海水电池的工作原理和应用领域,系统阐述了影响溶解氧海水电池输出性能及稳定性的几种主要海洋环境因素。系统总结了温度、溶解氧浓度、杂离子毒化、海水腐蚀及海洋生物污损等主要海洋环境影响因素对溶解氧海水电池的影响机制,并探讨了当前的控制策略。最后,展望了溶解氧海水电池电极材料设计及全电池器件改进的研究方向,为进一步推动溶解氧海水电池在实况海洋环境中的应用提供思路。 展开更多
关键词 溶解氧海水电池 海洋环境 电极材料
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钛基掺SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)中间层复合阳极的制备及强化寿命研究
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作者 宋贺庆 杨海涛 +1 位作者 俞小花 胡超权 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第9期18-24,共7页
分别在350、400、450、500、550℃温度下通过热分解法制备了活性层原子质量比Ir∶Ru∶Ti=1∶3∶3,含钽-锡中间层数1、2、3、4、5的DSA阳极,通过直观的加速寿命试验探究了不同温度、不同中间层数和不同的钽-锡中间层原子比(Ta∶Sn=9∶1、... 分别在350、400、450、500、550℃温度下通过热分解法制备了活性层原子质量比Ir∶Ru∶Ti=1∶3∶3,含钽-锡中间层数1、2、3、4、5的DSA阳极,通过直观的加速寿命试验探究了不同温度、不同中间层数和不同的钽-锡中间层原子比(Ta∶Sn=9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)对RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti复合阳极在酸性析氧条件下性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析电极表面的物相和形貌变化,通过电化学阻抗谱探讨了RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti电极的电化学性能,重点考察了涂层溶液配比对电极性能的影响。结果表明,电极的最佳中间层数为1且最佳温度为450℃;在中间层数为1、450℃条件下,当中间层Ta∶Sn=9∶1时,RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/SnO_(2)-Ta_(2)O_(5)/Ti电极性能最佳,相比不含中间层的RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/Ti电极的寿命提升约53%。 展开更多
关键词 钛涂层电极 Ta_(2)O_(5)-SnO_(2)中间层 析氧 强化电解寿命
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质子交换膜燃料电池梯度化膜电极的模型构建与设计 被引量:2
15
作者 王厚朋 程涛 +5 位作者 彭茜 张家康 顾贤睿 龚雪卉 杨雪 林伟 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期493-500,共8页
通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和... 通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和传质性能,为膜电极的优化提供直观依据。构建膜电极的三维空间模型,并进行数值模拟计算,得到了氧气在膜电极内部的分布。基于实验数据和理论计算结果,提出梯度化膜电极的定量设计策略。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 梯度化膜电极 铂催化剂 氧还原反应 交换电流密度 极限电流密度 内阻
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铂基氧还原催化剂:从单晶电极到拓展表面纳米材料
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作者 孙铭泽 黄鹤来 牛志强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1256-1269,共14页
开发低成本、高性能的氧还原铂基催化剂仍然是目前推动质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化进程的重要方向。在拓展单晶电极表面的相关研究中,活性金属铂的原子排布、应力应变、周边配位环境等因素都被认为对氧还原的性能具有重要影响。然... 开发低成本、高性能的氧还原铂基催化剂仍然是目前推动质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化进程的重要方向。在拓展单晶电极表面的相关研究中,活性金属铂的原子排布、应力应变、周边配位环境等因素都被认为对氧还原的性能具有重要影响。然而,在规整表面的单晶电极上得到的经验并不能完全指导纳米催化剂的设计,这是因为纳米颗粒存在着尺寸效应带来的活性-利用率的矛盾关系。通过在纳米尺度上模拟单晶电极的性质,构造纳米薄膜材料及二维晶面可控的纳米材料,可以一定程度上实现拓展表面性质。结合本课题组的研究工作,本文总结了拓展表面催化剂用于氧还原反应的理论和实验结果,探讨了纳米催化剂的发展和目前存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 氧还原 燃料电池 单晶电极 纳米催化剂 电化学
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TNTs结构强化TNTs/SnO_(2)-Sb电极电催化活性的影响机制
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作者 杨莉莎 郭颜铭 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期687-697,共11页
采用溶剂热法制备了TNTs/SnO_(2)-Sb电极,通过调整氧化电压和氧化时间构建出不同结构的二氧化钛纳米管(TNTs)阵列,以探究其对电极结构和电化学性能的影响。SEM和接触角测试表明,相较于阳极氧化时间,阳极氧化电压是影响TNTs阵列形貌和表... 采用溶剂热法制备了TNTs/SnO_(2)-Sb电极,通过调整氧化电压和氧化时间构建出不同结构的二氧化钛纳米管(TNTs)阵列,以探究其对电极结构和电化学性能的影响。SEM和接触角测试表明,相较于阳极氧化时间,阳极氧化电压是影响TNTs阵列形貌和表面亲水性的主要因素。SEM、XRD、LSV和EIS结果表明,TNTs阵列孔径的大小影响了催化涂层的形貌、晶粒尺寸以及电极的析氧电位。XPS、EPR和羟基自由基(·OH)生成测试表明,涂层表面致密且粒径较小有利于电极表面获得更多的氧空位,且氧空位浓度越高,吸附氧物种越多,从而增强了活性自由基的形成以及对有机物的降解。以长度950 nm,孔径100 nm的TNTs阵列层为基底时,所制备的电极TNTs(25 V)/SnO_(2)-Sb展现出了最佳的苯酚处理效果(92%±4.6%,2 h)。 展开更多
关键词 TNTs结构 SnO_(2)-Sb电极 溶剂热 氧空位 电催化氧化
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A位缺陷型La_(6)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)材料的制备及电解CO_(2)性能
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作者 常宏 牛佳春 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第12期4649-4656,共8页
为了进一步提高La_(0.7)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LSCrF)基钙钛矿型氧化物的催化活性,在LSCrF材料的A位引入非化学计量缺陷,制备了A位缺陷型La0.6Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(A-LSCrF),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子... 为了进一步提高La_(0.7)Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(LSCrF)基钙钛矿型氧化物的催化活性,在LSCrF材料的A位引入非化学计量缺陷,制备了A位缺陷型La0.6Sr_(0.3)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)(A-LSCrF),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔隙度分析(BET)、热重分析(TGA)以及电化学测试等综合表征技术,探究了材料的物理化学性质及电化学性能。结果表明,A-LSCrF样品粉体颗粒均匀,比表面积和平均孔径分别为1.70 m^(2)·g^(-1)和14.08 nm,且在工作条件下会产生更多氧空穴,这有利于提高A-LSCrF的催化活性。在2.00 V时LSCrF基单电池的电流密度为0.73 A·cm^(-2),而A-LSCrF基单电池的电流密度可达1.38 A·cm^(-2)。以上结果说明A位引入非化学计量缺陷可以有效增加A-LSCrF氧空穴的浓度,从而提高A-LSCrF电解CO_(2)的性能。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 燃料极 A位缺陷 氧空穴 催化活性 电化学性能
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介孔载体催化剂的制备及膜电极的性能
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作者 杨代辉 马东伟 +1 位作者 史晓斐 陈晓涛 《电池》 CAS 北大核心 2024年第6期766-771,共6页
Pt基催化剂具有高效催化氧还原反应(ORR)的作用,是燃料电池大规模商业化应用的关键材料。通过空气助烧,在高温环境下,将质子酸盐[pPDA][2HSO_(4)]制成具有丰富含氧官能团的介孔碳(MC)材料,再用乙二醇还原氯铂酸,在MC载体上负载Pt颗粒,最... Pt基催化剂具有高效催化氧还原反应(ORR)的作用,是燃料电池大规模商业化应用的关键材料。通过空气助烧,在高温环境下,将质子酸盐[pPDA][2HSO_(4)]制成具有丰富含氧官能团的介孔碳(MC)材料,再用乙二醇还原氯铂酸,在MC载体上负载Pt颗粒,最后,在氢氩混合气氛中高温处理,得到具有高效ORR催化性能的负载Pt颗粒的介孔碳材料催化剂(Pt/MC)。制备的Pt/MC在催化ORR时的半波电位达到0.898 V(vs.RHE),电化学活性面积达到96 m^(2)/g,半波电位和电化学活性面积比商业化Pt/C催化剂分别正0.011 V和高10 m^(2)/g。制备的Pt/MC在膜电极测试中,0.65 V条件下的额定功率密度达到1 041 mW/cm^(2),比商业化Pt/C催化剂高83 mW/cm^(2)。 展开更多
关键词 燃料电池 铂基催化剂 氧还原反应(ORR) 介孔碳(MC)材料 膜电极
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应变调控对PEMFC金属有机框架电极活性的影响
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作者 周梦硕 罗海洋 +1 位作者 冯振 苏光 《电池》 CAS 北大核心 2024年第3期320-324,共5页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有结构简单、能源转化率高效、产物清洁等优点,但较高的贵金属催化剂成本以及耐用性等问题阻碍了其商业化应用。采用第一性原理计算方法,构建一种氧配位的金属有机框架(MOF)模型,分别研究x方向和y方向不同... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有结构简单、能源转化率高效、产物清洁等优点,但较高的贵金属催化剂成本以及耐用性等问题阻碍了其商业化应用。采用第一性原理计算方法,构建一种氧配位的金属有机框架(MOF)模型,分别研究x方向和y方向不同应变程度对铁基MOF中心原子氧还原催化活性的影响。沿宽度y轴方向压缩应变2%到拉伸应变4%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。沿金属原子结构长度x轴方向在压缩应变2%到拉伸应变6%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 金属有机框架(MOF) 电极活性 氧还原反应(ORR) 应变调控
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