镍钴双金属化合物作为高效的硫氧化催化剂并辅助超低能耗电化学制氢

本工作通过简便快捷的电沉积法在泡沫镍基底上超快速制备镍钴双金属化合物(Ni-Co@NF)作为高效的硫离子氧化反应(Sulfion oxidation reaction,SOR)催化剂。并将基于Ni-Co@NF催化的SOR反应代替电化学析氧半反应(Oxygen evolution reaction,OER)与析氢反应(Hydrogen evolution reaction,HER)耦合,成功构建新型低能耗耦合制氢反应体系。通过分析催化材料的X射线衍射谱图、扫描电镜图片和X射线光电子能谱图可知:镍钴双金属呈纳米片状结构成功负载在泡沫镍基底上。随后Ni-Co@NF的SOR性能测试显示其具有较高的SOR本征活性,仅需要0.347V vs.RHE的超低电势即获得100mA·cm^(-2)的电流密度。除此之外,Ni-Co@NF催化材料不仅具有最低的Tafel斜率(77m V·dec^(-1))和最小的电化学阻抗,还拥有良好的催化稳定性。以上结果均证实Ni-Co@NF具有优异的SOR电催化性能。同时,我们在实际电化学制氢的双电极系统中对比了阳极SOR和OER的电势,进一步证明了使用SOR代替OER可以有效降低整体电化学制氢的能耗。

微波法超快制备泡沫镍负载的Co/Zn氧化物增强硫离子氧化反应活性

本文通过微波法超快速制备了泡沫镍(NF)负载的Co/Zn复合氧化物(Co-Zn/NF)。XRD测试表明生成的Co/Zn复合氧化物具有低结晶度。采用线性扫描伏安法(LSV)测试了Co-Zn/NF在碱性条件下的电催化硫离子氧化性能。与泡沫镍负载的单金属氧化物(Co/NF和Zn/NF)相比,Co-Zn/NF表现出更好的催化性能。在含有1 mol·L^(-1)Na2S和1 mol·L^(-1)NaOH的电解液中,Co-Zn/NF达到100 m A·cm^(-2)的电流密度所需的电位仅为0.28 V vs RHE,并且在恒定100 m A·cm^(-2)的电流密度下,长时间工作35小时后仍保持高的催化性能。此外,组装非对称电解槽(阳极:硫离子氧化反应(sulfion oxidation reaction,SOR)用1 mol·L^(-1)Na2S和1mol·L^(-1)NaOH为电解质,阴极:析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)用1 mol·L^(-1)Na OH为电解质)进行双电极硫氧化辅助电解水制氢测试,与传统的碱性电解水相比,达到100 m A·cm^(-2)电流密度所需的能耗降低了46%。本工作为低能耗电化学制氢提供了一种新思路,并证明了SOR耦合HER电解水制氢具有实际应用的可行性。

微波辅助合成磷酸铁钴纳米颗粒作为高效析氧反应电催化剂

本工作通过微波辅助加热法,成功制备出一种磷酸铁钴纳米催化材料,催化材料的扫描电镜测试、X射线光电子能谱图和X射线衍射谱图分析结果表明:制备的Co-Fe-P-O催化材料是纳米尺寸的非晶结构。随后的析氧催化性能测试实验结果显示:Co-Fe-P-0催化材料在10mA·cm^(-2)时所需过电位为320mV,还显示出了最低的Tafel斜率(45mV·dec^(-1))和最小的电化学阻抗,并拥有良好的稳定性,这都表明Co-Fe-P-O具有优异的析氧电催化活性。Co-Fe-P-O催化活性的提升可以归因于其比表面积大、活性物质分散均匀且与电解液接触面积大等优势。

微波辅助超快速制备泡沫镍支撑的Fe-Ni复合氧化物促进甲醇催化氧化反应

本文通过微波辅助加热法快速制备了负载于泡沫镍的Fe-Ni复合氧化物(Fe-Ni/NF)。XRD图谱表明Fe-Ni/NF表面的Fe-Ni复合氧化物具有低结晶度的特征。采用循环伏安法观察了Fe-Ni/NF在碱性介质中的电催化特性。与单金属催化电极相比(Fe/NF、Ni/NF),Fe-Ni/NF具有更好的催化性能,在含有0.5mol/L CH_(3)OH的6mol/LKOH的电解液中,其初始氧化电位为0.41V vs.Hg/HgO,并且在0.6V vs.Hg/HgO电位下,阳极氧化电流密度为76.88mA/cm^(2)。Fe-Ni/NF电极具有良好的长期循环稳定性,1000次循环后甲醇的催化电流仍保持初始值的87%。Fe-Ni/NF电极有望成为碱性直接甲醇燃料电池的候选催化电极。

Na_(2)S改性CoSO_(4)催化氨硼烷水解放氢

以Na_(2)S和CoSO_(4)为原料,采用水热法和烧结制备了一种CoSO_(4)和Co_(3)O_(4)两相共存的Co基催化剂(命名为Co_(3)O_(4)-CS(NS))用于催化氨硼烷水解.研究表明,由于CoSO_(4)和Co_(3)O_(4)的协同效应使得该催化剂对氨硼烷水解表现出良好的催化性能.在催化剂直接添加量为10 wt.%、水料比为25 mL/g和反应温度为40℃的反应条件下,每0.2 g AB/Co_(3)O_(4)-CS(NS)复合物在2.5 min内放氢量达到440.06 mL,对应的放氢速率为8801.2 mL/(min·g cat),氢转化率为92.6%,反应活化能为50.4 kJ/mol.

负载在泡沫镍基底上的Fe-Ni-Mo氧化物的超快速制备及其析氧催化性能研究

利用微波加热法,快速制备了负载在泡沫镍基底上的Fe-Ni-Mo/NF复合材料试样.试样的扫描电镜测试、X射线光电子能谱图和X射线衍射谱图分析结果表明,制备的试样均匀分布,Fe-Ni-Mo/NF具有较高的无定型化程度.析氧催化性能测试表明,Fe-Ni-Mo/NF作为催化电极仅需258 m V的过电位便可以达到100 m A/cm^(2)的电流密度,并且展现出了优异的催化稳定性.Fe-Ni-Mo 3金属复合可以有效调节复合氧化物的电子结构和本征活性.实验结果显示,高的无定型化程度和泡沫镍基底有利于电化学活性面积的提高和催化活性位点的充分暴露,从而展现出优异的析氧催化活性和稳定性.实验证实,超快速制备方法可以有效避免有害有机溶剂的使用并显著降低反应时间,且成本较低,此为快速制备其他高效的催化电极提供了重要的参考.

论绿色化学理念在高校化学教育中的应用

日趋严峻的环境污染问题受到了越来越多人的关注,普及绿色化学理念成为了减污降碳的最有效的途径之一。本文主要介绍了绿色化学理念产生的背景,阐明了绿色化学理念在高等院校教育的重要性,针对目前高等院校中绿色化学理念的普及存在的问题,讨论了绿色化学理念在高等院校中的应用。