强钴—氧键合作用提升缺陷型Co_(2)MnO_(4)酸性析氧反应稳定性

通过实验和理论已经验证钴基氧化物是一种很有前景的析氧反应(OER)催化剂。然而,普通的钴基催化剂在酸性环境中非常不稳定,在酸性电解质中容易被腐蚀。因此,在目前的研究中,设计出能在强酸性条件下同时保持活性和稳定性的析氧催化剂是实现大规模工业制氢应用的一项重要挑战。因此,我们报道了通过在四氧化三钴的尖晶石晶格中引入锰(Mn)从而产生富含缺陷的催化剂(CoMn_(1)O),它在酸性电解质中具有较长的使用寿命。我们利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和能量色散光谱(EDS)元素图研究了晶相结构和化学价态。在引入锰后,由于局部晶体结构的改变,产生了大量的缺陷。此外,随着锰含量的增加,可以观察到Co 2p光谱的红移,这表明Co的总价逐渐增加,形成了更稳定的Co-O键。此外,当Mn与Co的比例达到1(CoMn_(1)O)时,目标催化剂表现出良好的OER活性,在10和50mA·cm^(-2)时,过电位分别为415和552 mV。详细的物理表征和电化学测试表明,CoMn_(1)O比不含锰的Co_(3)O_(4)(CoMn_(0)O)能稳定4倍以上的时间。这可以归因于锰的引入调节了Co的电子密度偏向O,从而形成更稳定的Co-O键。Mn可以通过延缓Co活性位点的氧化速率来促进酸性氧的进化,并进一步提升稳定性。密度泛函理论(DFT)计算进一步分析了CoMn_(1)O和CoMn_(0)O的电子结构。与CoMn_(0)O相比,CoMn_(1)O中Co 3d的d带中心(εd)向费米能级(EF)移动。这表明CoMn_(1)O通过加强与OER中间物的键合作用从而降低了反应能垒。本研究为设计非贵金属电催化剂实现高效稳定的酸性析氧提供有前景的策略。

新型城镇化背景下社会治理创新研究

党的十八届三中全会做出了《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》,提出了国家治理体系与治理能力现代化的战略目标。而要实现宏伟战略目标,就必须抓好基层治理这一基础工程建设。在整个国家治理体系结构中,基层治理是国家治理的重要组成部分,具有基础性地位和功能,正所谓"基础不牢、地动山摇",其重要性不言而喻。伴随当前我国社会的急剧转型与变迁,基层治理不仅在政策层面,而且在民主发展道路、国家建构等方面日益发挥着关键作用。改革开放以来,我国基层社会发展逐步走上制度化、法治化的轨道,基层治理实践也取得了显著的进展与成效。但是,由于社会转型期经济社会发展本身所诱发的各种矛盾和问题不断累积,改革进程中利益主体多元化、利益诉求多样化所导致的各种利益冲突不断显现,而既有的基层治理体系与治理方式还存在着诸多的不适应,从而使当前的基层治理实践面临一系列新的问题与挑战。那么,如何进一步改革和创新原有的治理结构与治理方式,有效提升基层社会的治理及适应能力,这不仅关系到基层社会的稳定与发展,而且关系到整个国家治理实践的整体格局,关系到国家治理体系与治理能力现代化战略目标能否最终实现。为了及时应对当前我国基层治理实践中出现的这些问题与挑战,我们组织了以下一组文章,由几位长期从事基层治理研究的学者分别从不同的视角,对农村"空心化"背景下的村庄治理、新型城镇化视角下的社会治理以及企业主导下的社区多元治理等问题进行了专题研究和探讨。希望对当前基层治理中这些热点问题的讨论,能够引起学界的广泛关注和进一步研究,进而把这一讨论引向深入。

自组装百合花状超低Ru,Ni掺杂的Fe_(2)O_(3)用于大电流碱性海水电解双功能电催化

随着环境问题的加剧和化石燃料的逐渐枯竭,探索可再生能源势在必行.由于氢气具有无污染和高能量密度的特点,被视为一种很有前途的、可以用以替代传统燃料的可再生能源.电催化分解水的方法可以在不产生有害污染物的前提下,生产高纯度的氢气,因此被认为是最理想的清洁制氢技术.海水储量丰富,如果将海水作为天然电解质代替纯水应用于大规模生产氢气,可同时实现海水淡化和产氢的双重目的.与纯水分解一样,海水裂解也由两个半反应组成,包括阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER).然而,与纯水相比,海水因存在导电率低和离子腐蚀等问题,制氢更具有挑战性.众所周知,海水中丰富的氯离子(~0.5 mol/L)可能会在阳极侧引起析氯反应(ClER),该反应会与OER发生竞争,因此,用于海水电解过程的电极材料活性位点可能被毒化.一般来说,ClER的起始电位仅比OER高约490 mV,为了避免ClER的发生,需要活性高且稳定性好的OER催化剂在低于490 mV的过电位下实现更大的电流密度.因此,利用简便可控的合成方法制备高效稳定的双功能电催化剂用于大电流碱性海水电解仍然面临巨大挑战.本文通过简单的一步水热工艺,在泡沫铁(RuNi-Fe_(2)O_(3)/IF)上可控合成了具有百合形态的自组装超低Ru,Ni掺杂的Fe_(2)O_(3),其中完整的百合形RuNi-Fe_(2)O_(3)/IF是通过调整Ru/Ni比获得的.得益于Ru/Ni的化学取代,所合成的RuNi-Fe_(2)O_(3)/IF可作为独立双功能电极,用于电催化HER和OER反应.对于HER(OER)来说,在1.0 mol/L KOH电解液中,需要75.0 mV(329.0 mV)的过电位便可驱动100 mA cm_(-2)的电流密度.此外,整体水分裂仅需1.66和1.73 V的超低电压,即可在1.0 mol/L KOH和1.0 mol/L KOH海水电解质中驱动100 mA cm^(-2)的电流,甚至超过了由贵金属催化剂组成的双电极体系,并且在100 mA cm^(-2)左右可保持100 h以上,表现出较好的耐久性.综上,本文为合成用于大电流碱性海水电解的独立式双功能电极提供了一种高效、经济的合成方法,对环境保护和能源开发具有重要意义.