蒲公英花球状NiCO_(2)O_(4)/碳量子点双功能电催化剂的制备与性能

本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO-CQDs的微观结构,NCO-CQDs复合材料是由NCO相互堆叠形成的纳米棒和CQDs颗粒形成的蒲公英花球状复合材料。为了增加NCO-CQDs复合材料的氧空位从而提高电化学性能,通过在空气中煅烧的NCO-CQDs复合材料,得到优异的性能,在氧还原反应(ORR)中,所研究的NiCO_(2)O_(4)-CQDs-air催化剂展现了0.752 V的半波电位,且在经历20 000 s的稳定性测试后,其电流保持率高达92.2%,这一结果显著优于传统的Pt/C催化剂(68.6%),突显出其卓越的稳定性。在氧析出反应(OER)方面,以10 mA/cm^(2)的电流密度进行评估时,该催化剂的电位为1.874 V,Tafel斜率为100.9 mV/dec,这些性能指标均优于Pt/C催化剂(电位2.007 V,Tafel斜率312.9 mV/dec),并且与IrO_(2)催化剂的性能相当(电位1.794 V,Tafel斜率44.8 mV/dec)。

N、S、P共掺杂沸石咪唑酯骨架(ZIF)多孔碳材料制备和电化学性能

采用高温热解的方法制备了N、P、S共掺杂沸石咪唑酯骨架(ZIF)衍生多孔碳材料催化剂,利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了掺杂元素对电化学性能的影响。结果表明:相比于单掺杂、双掺杂,N、P、S三元掺杂协同作用促进了产生新的活性位点,表现出优异的电催化活性和稳定性,其ORR(oxygen reduction reaction)半波电位(0.813 V),电流保持效率保持在94.87%,是一种可替代贵金属催化剂的优异的无金属ORR电催化剂。

绿色合成Co_(3)O_(4)-CQDs蒲公英状复合材料及电催化性能

以可回收的木质纤维素一次性筷子为原料合成碳量子点(CQDs),再通过水热和低温煅烧两步法将其与Co_(3)O_(4)复合,得到蒲公英花球状Co_(3)O_(4)-CQDs复合电催化剂。通过XRD、SEM、TEM、电化学测试等手段对材料进行表征和测试。结果表明,其具有优异的催化活性和氧还原反应耐久性。尤其是当碳量子点质量为1.0 g时,Co_(3)O_(4)-1.0-CQDs表现出最佳的催化性能与稳定性,起始电位为0.926 V,极限电流密度6.028 mA/cm^(2),半波电位为0.762 V。

磷掺杂钴酸铁电极材料用于非对称超级电容器

采用简单的水热法和低温磷化法在柔性碳布上原位生长磷掺杂的钴酸铁纳米线(P-FeCo_(2)O_(4-x))电极材料,研究了不同磷源加入量对P-Fe Co_(2)O_(4-x)的形貌和性能的影响。结果表明:当加入的磷源量为400mg时,所制备的P-FeCo_(2)O_(4-x)-2电极材料具有优异的电化学性能,在5m A/cm^(2)的电流密度下表现出3643m F/cm^(2)的比电容,在20m A/cm^(2)的电流下充放电循环5000次后容量保持率为85.9%。性能提升的主要原因得益于磷掺杂到尖晶石结构中,取代了部分氧原子的位置并形成氧空位,提高缺陷程度的同时,改善了电子结构,提高了电导率。进一步组装成柔性非对称超级电容器,其正极为P-FeCo_(2)O_(4-x)-2材料,负极为活性炭(AC)。该电容器在功率密度达到747.4W/kg的情况下,展现出高达40.9Wh/kg的出色能量密度。此外,经过2000次充放电循环测试,即使在5A/g的电流密度下,其容量保持率依然稳定在82.1%。