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V-Vo-Co_(3)O_(4)催化剂的制备及其析氧性能的研究
被引量：
1
1
作者
郝根彦
田露
+2 位作者
郎学磊
钟达忠
赵强
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期98-108,共11页
阳极的析氧反应(OER)是限制电解水制氢的主要因素,传统的OER电催化剂由于活性低、稳定性差等缺点无法实现大规模使用。过渡金属氧化物Co_(3)O_(4)是一种很有前景的OER催化剂,但较弱的导电性仍然制约着其电催化性能。通过对Co_(3)O_(4)...
阳极的析氧反应(OER)是限制电解水制氢的主要因素,传统的OER电催化剂由于活性低、稳定性差等缺点无法实现大规模使用。过渡金属氧化物Co_(3)O_(4)是一种很有前景的OER催化剂,但较弱的导电性仍然制约着其电催化性能。通过对Co_(3)O_(4)进行改性以增强电催化活性及稳定性,分别在NaBH4和VCl_(3)水溶液中两步浸泡法合成了富氧空位、V掺杂的Co_(3)O_(4)催化剂。利用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、拉曼光谱、XPS等手段对催化剂的相纯度、晶体结构、微观形貌、含有的官能团及化学键等性质进行测试和分析,并对催化剂进行电化学性能测试。结果表明:氧空位的引入使晶格间距有所增大,V成功掺杂到了Vo-Co_(3)O_(4)/NF(Vo指氧空位)结构中;氧空位和V掺杂协同提高了Co_(3)O_(4)/NF的OER性能。在1 mol/L KOH中,V-Vo-Co_(3)O_(4)/NF仅需253 mV/270 mV的过电位就能驱动50(mA·cm^(-2))/100(mA·cm^(-2))的电流密度,Tafel斜率为71.5 mV/dec,并具有100 h的稳定性。其性能的提升主要归因于V掺杂及氧空位的引入对Co_(3)O_(4)电子构型的调控,低结晶度的表面暴露了更多活性位点,以及亲水性的增强有利于OER过程中反应中间体的吸附和解吸。
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关键词
析氧反应(OER)
掺杂
氧空位
Co_(3)O_(4)
电解水
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职称材料
有机框架结构对NiFe-MOF析氧反应的影响
2
作者
钟达忠
赵陶
+1 位作者
郝根彦
赵强
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期114-124,共11页
合理设计用于电解水制氢阳极析氧反应(OER)的高活性电催化剂对清洁能源和生态可持续发展至关重要。然而,由于OER四电子转移的动力学过程较为缓慢,导致过电位较高,开发高效的阳极催化剂仍是一个重大挑战。金属有机框架(MOF)因结构多样性...
合理设计用于电解水制氢阳极析氧反应(OER)的高活性电催化剂对清洁能源和生态可持续发展至关重要。然而,由于OER四电子转移的动力学过程较为缓慢,导致过电位较高,开发高效的阳极催化剂仍是一个重大挑战。金属有机框架(MOF)因结构多样性和超高的比表面积被视为有潜力的OER电催化剂。NiFe双金属材料具有优异的阳极析氧催化活性,但针对MOF材料活性的调控主要集中在金属中心的设计上,而阴离子有机配体对阳极析氧催化活性的影响依然未知。因此,采用溶剂热法构建具有等网状结构的系列羧酸型NiFe-MOF来阐明羧酸连接体不同长度对OER性能的影响(三种不同的有机配体分别为:对苯二甲酸(BDC)、2,6-萘二甲酸(NDC)和4,4′-联苯二甲酸(BPDC))。通过X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱,分析了催化剂的性质、微观形貌和电荷结构,并在1 mol/L KOH溶液中进行了电化学测试。结果表明:NiFe-BDC在10 mA/cm^(2)的电流密度处过电位仅为223 mV,远低于NiFe-NDC和NiFe-BPDC的过电位,二者此处的过电位分别为267 mV和284 mV;此外,NiFe-BDC在长时间测试中表现了出色的稳定性(200 h),其优异的性能主要归因于有机配体在催化中起到优化电荷结构的作用,并且展现出丰富的活性中心,共同促进了OER电催化性能。
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关键词
金属有机框架
析氧反应
结构设计
配体调控
电催化剂
稳定性
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职称材料
题名
V-Vo-Co_(3)O_(4)催化剂的制备及其析氧性能的研究
被引量：
1
1
作者
郝根彦
田露
郎学磊
钟达忠
赵强
机构
山西
工学院
太原理工大学化学工程与技术学院
山西省气体能源高效清洁利用重点实验室
出处
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期98-108,共11页
基金
国家自然科学基金项目(21975175)
中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX20231A015)。
文摘
阳极的析氧反应(OER)是限制电解水制氢的主要因素,传统的OER电催化剂由于活性低、稳定性差等缺点无法实现大规模使用。过渡金属氧化物Co_(3)O_(4)是一种很有前景的OER催化剂,但较弱的导电性仍然制约着其电催化性能。通过对Co_(3)O_(4)进行改性以增强电催化活性及稳定性,分别在NaBH4和VCl_(3)水溶液中两步浸泡法合成了富氧空位、V掺杂的Co_(3)O_(4)催化剂。利用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、拉曼光谱、XPS等手段对催化剂的相纯度、晶体结构、微观形貌、含有的官能团及化学键等性质进行测试和分析,并对催化剂进行电化学性能测试。结果表明:氧空位的引入使晶格间距有所增大,V成功掺杂到了Vo-Co_(3)O_(4)/NF(Vo指氧空位)结构中;氧空位和V掺杂协同提高了Co_(3)O_(4)/NF的OER性能。在1 mol/L KOH中,V-Vo-Co_(3)O_(4)/NF仅需253 mV/270 mV的过电位就能驱动50(mA·cm^(-2))/100(mA·cm^(-2))的电流密度,Tafel斜率为71.5 mV/dec,并具有100 h的稳定性。其性能的提升主要归因于V掺杂及氧空位的引入对Co_(3)O_(4)电子构型的调控,低结晶度的表面暴露了更多活性位点,以及亲水性的增强有利于OER过程中反应中间体的吸附和解吸。
关键词
析氧反应(OER)
掺杂
氧空位
Co_(3)O_(4)
电解水
Keywords
oxygen evolution reaction(OER)
doping
oxygen vacancy
Co_(3)O_(4)
electrolysis of water
分类号
TQ426.6 [化学工程]
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职称材料
题名
有机框架结构对NiFe-MOF析氧反应的影响
2
作者
钟达忠
赵陶
郝根彦
赵强
机构
太原理工大学化学工程与技术学院
山西省气体能源高效清洁利用重点实验室
山西
工学院
出处
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期114-124,共11页
基金
国家自然科学基金项目(22308246,21975175,21878202)
中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX20231A015)
山西省基础研究计划项目(202203021212266)。
文摘
合理设计用于电解水制氢阳极析氧反应(OER)的高活性电催化剂对清洁能源和生态可持续发展至关重要。然而,由于OER四电子转移的动力学过程较为缓慢,导致过电位较高,开发高效的阳极催化剂仍是一个重大挑战。金属有机框架(MOF)因结构多样性和超高的比表面积被视为有潜力的OER电催化剂。NiFe双金属材料具有优异的阳极析氧催化活性,但针对MOF材料活性的调控主要集中在金属中心的设计上,而阴离子有机配体对阳极析氧催化活性的影响依然未知。因此,采用溶剂热法构建具有等网状结构的系列羧酸型NiFe-MOF来阐明羧酸连接体不同长度对OER性能的影响(三种不同的有机配体分别为:对苯二甲酸(BDC)、2,6-萘二甲酸(NDC)和4,4′-联苯二甲酸(BPDC))。通过X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱,分析了催化剂的性质、微观形貌和电荷结构,并在1 mol/L KOH溶液中进行了电化学测试。结果表明:NiFe-BDC在10 mA/cm^(2)的电流密度处过电位仅为223 mV,远低于NiFe-NDC和NiFe-BPDC的过电位,二者此处的过电位分别为267 mV和284 mV;此外,NiFe-BDC在长时间测试中表现了出色的稳定性(200 h),其优异的性能主要归因于有机配体在催化中起到优化电荷结构的作用,并且展现出丰富的活性中心,共同促进了OER电催化性能。
关键词
金属有机框架
析氧反应
结构设计
配体调控
电催化剂
稳定性
Keywords
metal-organic framework
oxygen evolution reaction
structure design
lig-and regulation
electrocatalysts
stability
分类号
TQ116.2 [化学工程—无机化工]
TQ426 [化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
V-Vo-Co_(3)O_(4)催化剂的制备及其析氧性能的研究
郝根彦
田露
郎学磊
钟达忠
赵强
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
有机框架结构对NiFe-MOF析氧反应的影响
钟达忠
赵陶
郝根彦
赵强
《煤炭转化》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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