新型核壳AuTi@PtNi纳米催化剂:增强氧还原催化活性及稳定性

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)将化学燃料转化为电能,具有能量转换效率高、清洁、零排放等特点,被认为是未来重要的能源利用装置.与阳极发生的氢氧化反应相比,阴极发生的氧还原反应(ORR)是动力学缓慢的过程,严重阻碍了燃料电池的广泛应用,因此迫切需要开发高活性的电催化剂来降低其电化学过电位,提高反应动力学.铂基纳米晶是氧还原反应有效的电催化剂,但存在成本高、储量少且耐用性差等问题.将铂(Pt)与过渡金属(Fe,Co,Ni等)合金化可以提升催化活性,且最外层有序的Pt原子层可以有效地避免过渡金属的腐蚀溶解,同时,利用金(Au)与Pt基合金形成核壳结构可以有效地降低催化剂成本,同时增强稳定性.然而,在以Au作为核时,很难通过退火处理获得富含Pt层的核壳催化剂.本文利用钛(Ti)原子与Au原子合金化后的协同作用,成功地制备了核壳AuTi@PtNi氧还原催化剂.由于Ti与Au的强相互作用,使得该催化剂即使经高温退火处理,依旧可以使Au保持在内部,同时可以获得富Pt壳层.利用配备有电子能量损失谱的透射电子显微镜及X射线电子能谱对催化剂进行表征,结果表明,Ti的引入可大大提升催化剂的热稳定性.由于具有核壳结构及富Pt的PtNi壳层,退火后的AuTi@PtNi-400催化剂在0.9 V(RHE)时的质量比活性(5.26 A mgPt^(‒1))和面积比活性(2.72 mA cm^(‒2))分别是商业化Pt/C催化剂的19.26倍和9.84倍.另外,AuTi@PtNi-400催化剂在20000圈循环测试后质量活性衰减不到10%,稳定性好于商业化Pt/C催化剂和未经过退火的AuTi@PtNi催化剂.进一步对AuTi@PtNi-400进行电催化测试,结果表明,在功率密度达到0.61 W cm^(‒2)的同时可产生1.31 A cm^(‒2)的电流密度,该结果优于商业化Pt(1.05 A cm^(‒2)和0.34 W cm^(‒2))以及Ti-Au@PtNi/C(1.25 A cm^(‒2)和0.62 W cm^(‒2)),峰值功率密度高达0.80 W cm^(‒2),这表明所制备的Ti-Au@PtNi/C-400催化剂不仅在三电极体系中具有较好的性能,在电堆测试中也展现出高性能,可以较大地满足和促进燃料电池的发展和应用.综上所述,对于燃料电池阴极催化剂,可结合形貌工程及协调作用,制备出低成本高性能的ORR催化剂,为燃料电池的进一步应用提供新思路.

我国学者在离子传导聚合物膜方面取得进展

在国家自然科学基金项目(批准号:21922510、21878281、U20A20127、52021002)等资助下,中国科学技术大学杨正金/徐铜文教授团队,在离子膜领域取得了新进展.相关研究成果以“三嗪框架离子膜内近无摩擦的离子传导(Near-frictionless ion transport within triazine framework membranes)”为题。

结构化铜基催化剂电化学还原CO_(2)为多碳产物研究进展

近年来,随着有关铜基催化剂价态、晶面、微观形态等结构化因素对其催化性能影响的研究不断深入,铜基催化剂电化学还原CO_(2)高选择性制备高附加值多碳(CO_(2+))产物取得长足进展。本文系统综述了近五年来结构化铜基催化剂电化学还原CO_(2)生成CO_(2+)产物的研究报道,并分析总结了铜基催化剂表面混合价态、高活性晶面和丰富晶界的存在,以及富含限域空间的形态学结构(纳米线阵列、纳米树突和纳米多孔结构等)的构建与其电化学还原CO_(2)生成CO_(2+)产物的活性和选择性之间的构效关系。进一步提出了CO_(2)电化学还原领域发展的新趋势,即充分发挥各个结构化因素的协同作用,原位制备具有混合价态和丰富晶界的纳米多孔结构铜基催化剂,并在流通池中高效还原CO_(2)持续生成CO_(2+)产物。

高中化学教学中班主任教育影响分析

高中生班主任教育和化学的学习效果有着直接的关系,由于班主能够引导学生学习,对学科的指导方面有着重要的影响效果。在高中化学教学中,假如班主任对学生的教育没有起到恰当的引导作用,一定会对学生的化学学习效果形成一定的影响。

不同发酵时间猕猴桃米酒品质变化的研究

以猕猴桃、糯米为原料制备猕猴桃米酒,采用密度瓶法、pH计、电子鼻、电子舌、色度仪等对不同发酵时间的猕猴桃米酒的酒精度、pH值、滋味、气味、色度等品质指标进行检测,并对结果进行主成分分析(PCA)。结果表明,主成分得分排名靠前的3个猕猴桃米酒样品发酵时间分别为78 h、66 h与30 h,其中,发酵30 h的米酒样品中,猕猴桃特有成分萜烯类物质含量最高,同时pH值最低,而苦味、涩味、后味指标均偏低。因此,发酵时间30 h有助于提升猕猴桃米酒的风味。

我们的小制作

今天，我在妈妈的指导下做出了一盏漂亮的豌豆射手台灯。 我们先准备好四样东西，分别是：一个纸杯、一截塑料片（最好厚一些、硬一些）、一根绳子和一盒新的扑克牌。扑克牌就是台灯的底座，纸杯用来做灯罩。我先用胶带把扑克牌和塑料片粘在一起，再把塑料片的另一头和纸杯粘在一起。

质子交换膜电解水阳极析氧催化剂

由可再生能源发电驱动的质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水被视为高效生产绿氢的理想策略.然而,酸性介质下兼具高活性与稳定性的PEM电解水析氧催化剂的开发仍是一个巨大挑战,阻碍了PEM电解水的推广应用.为此,本文综述了近年来酸性介质中析氧电催化剂的研究进展.首先通过对比酸性环境下不同反应路径的电催化析氧机理,从理论角度介绍了催化剂性能提升的策略.随后,分类介绍了近年来基于酸性电解质进行研究的各类析氧催化剂及其优化策略,发现通过充分利用催化活性点以及提升活性金属位点的本征催化活性等途径可增强析氧活性,并降低钌、铱基贵金属催化剂成本.为了解决贵金属催化剂的高成本问题,进一步减少甚至替代贵金属,讨论了对酸性环境耐受的非贵金属催化剂的开发,介绍了以Co、Mn和Sb基材料为代表的非贵金属催化剂进展.此外,对催化剂在酸性介质下阳极析氧反应的稳定性问题及优化策略进行总结,并正视了高电导率、高比表面积且稳定的阳极催化剂载体的关键作用.最后,总结并展望了酸性析氧催化剂优化路径,为未来研究高效低成本的PEM电解水阳极析氧催化剂提供参考.