MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF双功能电催化剂用于高效全水解

通过调控水热反应时间,采用一步水热法合成泡沫镍(NF)自支撑的MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF异质结构阵列,采用XRD、XPS、SEM和EDS对MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF电催化剂进行物相分析和形貌表征,并在1.0 mol·L^(-1)KOH碱性电解液中对其电催化析氢反应(HER)和析氧反应(OER)性能进行了测试。结果表明,当HER和OER的电流密度升高至100 mA·cm^(-2)时,水热反应4 h后得到最优MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF-4复合电极分别具有196 mV和310 mV的低过电位,并分别表现出30 mV·dec^(-1)和89.6 mV·dec^(-1)的低塔菲尔斜率。另外,MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF-4异质结构作为双功能电催化剂,电流密度达到10 mA·cm^(-2)时电解槽运行需要1.50 V的低电压,且在碱性条件下具备良好的稳定性,100 h内性能无明显变化,可见MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)/NF钟乳石棒状阵列可成为高效全水解的双功能电催化剂。

基于石墨毡生长的镍钴基化合物电极的双功能电催化性能

以先水热后硫化的方法制备出基于石墨毡基底的镍钴基化合物(NiCo_(2)O_(4)/GF和NiCo_(2)S_(4)/GF)电极,探究不同水热温度对电极的催化特性的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面形貌、结构、晶向及元素分布进行分析。通过循环伏安(CV)曲线、线性扫描伏安(LSV)曲线、Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究其双功能催化特性。研究发现,水热温度130℃下,NiCo_(2)O_(4)/GF电极在析氢反应(HER)中表现优异,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下具有52.2 mV的低过电位和87.6 mV·dec^(-1)的Tafel斜率;另外,水热温度140℃下,NiCo_(2)S_(4)/GF电极在析氧反应(OER)中也展示出卓越的性能,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下具有215 mV的较低过电位和85.2 mV·dec^(-1)的Tafel斜率。同时两种电极的稳定性都表现极佳,在5000次的CV循环中总的电荷转移电阻基本不变。结果表明,镍钴基化合物表现出更好的双功能电催化特性。

负载NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂

利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面积和孔径以及电化学性能进行表征,最后组装成全电池进行充放电以及稳定性测试。结果表明,当镍源和钴源的质量比为1∶1,碳化温度为1000℃(Ni1/2Co1/2NCF-1000)的样品,不仅具有大的比表面积(1023.85 m2/g),而且其ORR半波电位(0.24V)仅比贵金属催化剂Pt/C的半波电位(0.21 V)低30 mV,OER的过电位为450 mV,远小于贵金属催化剂RuO2的过电位(480 mV)。Ni1/2Co1/2NCF-1000样品组装成Zn空气电池后其比容量和比能量分别达到827mAh·g-1和1013Wh·Kg-1,远大于贵金属催化剂Pt/C+RuO2的比容量和比能量(756 mAh·g-1和871 Wh·Kg-1)。

焦耳热快速合成双功能电催化剂用于高效水分解

电解水是有效的产氢方式之一,开发具有高催化活性的电极材料是当前电解水的研究热点,但仍面临诸多挑战。本研究报告了一种通过焦耳热技术快速制备多金属异质结构,并将其用作电解水的双功能电催化剂,展现出优异的电解水催化活性。通过焦耳热处理三种金属前驱涂覆的碳布,MoC和CoO/FeO异质结构形成。当其用作析氢(HER)和析氧(OER)的双功能催化剂时,仅需121 mV和268 mV的过电位,可以实现10 m A·cm^(-2)的电流密度。当用于两电极电解水时,MoC/FeO/CoO/CC作为阳极和阴极催化剂表现出优异的电催化性能和长期稳定性,仅需1.69 V即可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,并且展现出25小时的稳定性。本研究通过简单、快速的焦耳热技术实现了双金属/多金属异质结构的构筑,并应用于高效水电解,为合理设计多金属异质结构提供指导。

高效双功能电催化剂Co/Co_(9)S_(8)@NSG/CNTs的制备及其性能研究

探索高效、低成本的氧还原(ORR)和析氧(OER)反应双功能电催化剂对发展可再生能源具有重要意义。将Co/Co_(9)S_(8)纳米颗粒通过一锅水热法和热解相结合的方式锚定在N和S双掺杂的三维碳基体(NSG/CNTs)上。结果表明:掺杂碳基体不仅对其电化学性能起着重要的作用,而且还抑制了原始金属化合物在形成过程中的聚集现象。制备的低成本催化剂Co/Co_(9)S_(8)@NSG/CNTs不仅具有良好的ORR性能,其半波电位为81.4mV,与商业化的Pt/C(20%,质量分数)催化剂相媲美,而且还表现出优良的稳定性;同时所制催化剂也表现出良好的OER电催化活性,其活性与商用RuO_(2)近似。因此,Co/Co_(9)S_()8@NSG/CNTs是一种良好的双功能催化剂,在金属-空气电池领域具有广泛的应用前景。

电解水用Co_(5)Ni_(1)O_(x)/碳布双功能电催化剂的制备及其电化学性能

通过水热法合成了Co_(5)Ni_(1)O_(x)/碳布(CC)电催化剂,研究了其微观结构、析氧反应/析氢反应电催化性能和电解水性能,并与Co_(6)O_(x)/CC、Ni_(6)O_(x)/CC以及商业Ru O_(2)和Pt/C电催化剂进行对比。结果表明:Co_(5)Ni_(1)O_(x)/CC试样中的Co_(5)Ni_(1)O_(x)纳米棒负载于碳布表面;在电流密度为10 m A·cm^(-2)时,Co_(5)Ni_(1)O_(x)/CC试样发生析氧反应的过电位为289 m V,明显低于Co_(6)O_(x)/CC试样、Ni_(6)O_(x)/CC试样和Ru O_(2)电催化剂(342,405,422 m V),发生析氢反应的过电位为200 m V,低于Co_(6)O_(x)/CC试样和Ni_(6)O_(x)/CC试样(252,364 m V),更接近Pt/C电催化剂(44 m V);Co_(5)Ni_(1)O_(x)/CC试样组装的电解水槽电压为1.69 V,低于分别由Co_(6)O_(x)/CC和Ni_(6)O_(x)/CC试样组装的电解水槽电压(1.78,1.85 V),与Ru O_(2)和Pt/C电催化剂分别作为阳极与阴极组装的电解水槽电压相近(1.70 V)。

设计双功能电催化剂以提高电化学二氧化碳还原反应的电解池能量效率

电化学二氧化碳还原反应(eCO_(2)RR)因其在实现碳中和方面的巨大潜力而受到广泛关注,目前科研人员也致力于开发高效的eCO_(2)RR催化剂.然而,作为电解池关键组成部分的阳极反应却常常被忽视.电解池的能量效率和催化产物的价值在很大程度上取决于阴极和阳极的总槽电压.遗憾的是,大多数关于eCO_(2)RR和阳极反应双功能催化剂的研究报告显示,其电流密度普遍较低,远未达到商业应用的要求.近年来,在催化剂中整合氧化和还原位点的策略被证明是提高eCO_(2)RR电解池的总能量效率的可行方法.本文基于这种策略的部分代表性研究进行了阐述,并探讨了未来研究的潜在机遇.

鸡蛋黄热解制备高效双功能电催化剂

廉价高效的可催化氧还原反应(ORR)和析氧反应的双功能电催化剂是实现可再生燃料电池和金属-空气电池等化学电源大规模商业化应用的关键因素。以鸡蛋黄和六水合氯化钴为前驱体,采用简单的一步热解法制备了杂原子掺杂碳材料(HDC)负载Co_2P纳米颗粒双功能电催化剂(Co_2P-HDC)。采用SEM、TEM、XRD以及XPS等表征手段对所得催化剂的微观形貌、晶体结构以及表面元素组成进行了分析表征。运用旋转圆盘电极(RDE)技术考察了Co_2P-HDC在碱性介质中催化ORR和OER的性能。结果表明,Co_2P-HDC催化剂表现出与商品Pt/C催化剂相当的ORR催化活性以及优于Pt/C催化剂的OER催化活性和耐久性,有望应用于金属-空气电池、可再生燃料电池等化学电源中,并为鸡蛋黄的高附加值利用提供新的途径。

FeCo/NCNTs复合材料的制备及其电催化性能的研究

采用高温热解法成功制备了掺氮碳纳米管包覆FeCo合金颗粒的催化剂FeCo/NCNTs-3∶1。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征与分析,并对其进行电化学测试。结果表明,该催化剂为中空竹节状碳纳米管结构,利于O2输送、电解液扩散和电子传递;催化剂中FeCo合金的形成利于提高催化速率;催化剂中含有丰富的Fe/Co-N-C活性位点,利于促进催化反应;FeCo/NCNTs-3∶1对于氧还原反应(ORR)性能的半波电位为0.84 V;对于氧析出反应(OER),在10 mA/cm^(2)电流密度下对应的电位为1.652 V;以其为空气阴极的锌空气电池,开路电压为1.49 V,功率密度为142.41 mW/cm^(2)。

基于双金属MOFs衍生的NiCo/NC多孔碳催化材料的电化学性能研究

通过普通溶液法制备了双金属NiCo-ZIF-67纳米晶体,并将其作为前驱体,通过采用不同温度的高温热解得到氮掺杂双金属基碳材料。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对材料的表面形貌、物相、化学元素分布以及表面化学键价态等进行表征分析;采用线性扫描伏安法(LSV)等电化学测试方法对材料的ORR/OER电催化性能和稳定性进行了研究。结果表明,相比于其他热解温度,在800℃下热解产物NiCo/NC-800的极限电流密度为4.26 mA·cm^(-2),具有接近商用Pt/C的ORR性能;在10 mA·cm^(-2)时NiCo/NC-800的过电势为469.6 mV,且相对应的塔菲尔斜率为98.68 mV·dec^(-1),具有优于商用RuO_(2)的OER性能,且具有良好的稳定性。

Co_(3)O_(4)/Co-NC电催化剂的制备及锌空气电池性能

以六水合硝酸钴和2-甲基咪唑为原料合成Co基金属有机框架(ZIF-67),通过对ZIF-67进行退火,制备氮掺杂石墨化多孔碳纳米框架(NC)包裹的Co_(3)O_(4)/Co纳米颗粒(Co_(3)O_(4)/Co-NC),作为一种双功能电催化剂,用于锌空气电池性能研究,且结构中包含三维多孔结构。结果表明,这种独特结构能提供有效的电荷传输环境,此外,通过Co-N共价键,纳米颗粒与碳框架之间的强结合力阻止纳米颗粒从电催化剂中损失,从而彰显出良好的双功能活性。在浓度为0.1 mol/L的KOH溶液中,氧还原反应(ORR)的半波电位为0.844 V,析氧反应(OER)在电流密度为10 mA/cm^(2)时的过电位为424 mV。Co_(3)O_(4)/Co-NC催化剂驱动的锌空气电池表现出良好的充放电性能,功率密度为116.69 mW/cm^(2),且具有51 h的循环稳定性,在下一代可充电电池的实际应用中拥有良好潜力。

铠甲催化剂助力锌-空气电池:氮掺杂石墨烯上超薄碳封装铁镍合金增强氧电催化

改善氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的缓慢动力学对促进可充电锌-空气电池的应用具有重要意义.在过去十年中,研究人员致力于开发不含贵金属的双功能氧电催化剂,包括过渡金属(铁、钴、镍和锰)、合金、氧化物、氮化物、氢氧化物和磷化物,以进一步降低催化剂的成本,并提高其性能.研究表明,铁基催化剂表现出较好的ORR催化活性,而镍基催化剂在OER方面具有出色的性能,因此将铁和镍进行合金化组合成为一种实现高效双功能催化活性的有效方法.然而,反复的氧化还原反应会导致金属在水溶液中溶解,从而使得催化剂的耐久性变差.因此,如何在保证催化活性的同时提升催化剂的耐久性,成为了科研人员面临的一项重大挑战.构建铠甲催化剂被证明是解决上述问题的一种有效策略.本文通过热解三聚氰胺、葡萄糖和无机金属盐组成的混合物,成功制备了一种极具前景的铠甲催化剂FeNi@NC,其由掺杂氮的类石墨烯纳米片上超薄碳壳封装的铁镍合金纳米颗粒构成.扫描电镜、透射电镜、能量色散光谱、X射线吸收光谱和X射线衍射系列表征结果证明了碳壳封装铁镍合金纳米颗粒的形成,X射线光电子能谱证明催化剂中铁镍合金的电子向外层碳壳转移.电化学测试结果表明,FeNi@NC的ORR起始电位和半波电位与商业Pt/C催化剂相当,并且OER性能也与商业RuO2催化剂相近,展现出了良好的双功能催化活性.理论计算结果表明,内部铁镍合金的电子向外层氮掺杂碳壳转移,不仅活化了碳表面,还显著提升了催化剂的ORR和OER活性.这种电子转移促进了铁镍合金与氮掺杂碳壳之间的强协同效应,共同赋予了催化剂出色的双功能催化能力.此外,包裹在FeNi合金纳米颗粒周围的碳壳不仅为催化剂提供了结构支撑,还显著增强了易溶解合金物质的稳定性和耐久性.在多次循环伏安测试后,FeNi@NC催化剂仍然能够维持较高的催化性能,循环后的电镜表征进一步证实了催化剂结构的稳定性.FeNi@NC催化剂的高效催化活性、界面上快速的物质和电荷传输以及稳定的封装结构,使其在作为可充电锌-空气电池正极时展现出高功率密度和长循环稳定性.综上,本文研究了杂原子掺杂碳材料负载限域生长过渡金属合金的可控制备及其电催化反应机制,为锌-空气电池提供了一种新的解决方案.

类石榴状结构Co_(3)O_(4)@ZIF-8纳米电催化剂的设计合成及其氧还原/氧析出性能研究

金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有结构丰富可调和组分多元有序的重要特点,被广泛应用于能源存储、催化材料等领域.目前大多数报道集中在将MOFs作为前驱体,对其进行高温煅烧处理,从而制备MOFs衍生电催化剂,其中高温过程容易导致有序孔道结构破坏、催化活性组分损失等问题.通过原位自组装MOFs合成策略,成功制备了Co_(3)O_(4)@ZIF-8复合纳米材料,该材料可直接作为有效的氧还原/氧析出双功能催化材料.实验结果表明,该复合催化材料保留了ZIF-8的多孔框架结构,而Co_(3)O_(4)纳米粒子则作为活性组分呈“石榴籽”状稳定分散在ZIF-8的内部.将其作为可充式锌-空气电池催化剂,在5 mA·cm^(-2)的恒压充放电循环条件下进行电池性能测试,测试结果表明,该锌-空气电池可稳定循环100 h以上,并且过程中没有明显电压降,表现出良好的催化活性和稳定性.该研究为新型双功能催化材料设计合成提供了新的思路,也为免煅烧MOFs衍生电催化材料的研究发展提供了实验依据.

Cu,Ni,Co掺杂对Fe碳纳米管的结构及电催化性能的影响

在制备含铁碳纳米管(Fe@NCNTs)的过程中分别加入铜(Cu)、镍(Ni)和钴(Co)盐,得到3种双金属碳纳米管材料(CuFe@NCNTs,NiFe@NCNTs和CoFe@NCNTs).通过扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)气吸附-脱附曲线测试、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对3种双金属碳纳米管的结构和组成进行了表征,证明3种双金属均可得到碳纳米管结构.3种材料均表现出双功能电催化活性[氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)];锌-空气电池(ZABs)性能测试结果表明,CuFe@NCNTs基ZABs具有最大的峰值功率密度(53 mW/cm^(2)),NiFe@NCNTs和CoFe@NCNTs基ZABs具有更好的倍率性能,3种双金属碳纳米管ZABs的循环稳定性均优于Pt/C-IrO_(2)ZABs.

通过钨对镍活性位点的电子改性实现苯甲胺选择性氧化耦合制氢

苯甲腈(BN)作为精细化学品、农用化学品和药品生产的重要中间体,其制备受到研究人员的广泛关注.传统的BN化学合成涉及有机物与氰化物之间的亲核取代反应.然而,由于氰化物等剧毒化学试剂的使用,这一反应在实际应用中受到了一定的限制.最近研究发现,苯甲胺(BA)电化学氧化可为BN的生产提供一种清洁、高效、高选择性的方法.此外,与析氧反应(OER)相比,苯甲胺氧化反应(BAOR)具有明显的热力学优势;将BAOR与阴极析氢反应(HER)耦合,可提高整体电解体系的能效和经济效益.因此,开发高效双功能电催化剂用于苯甲胺氧化及耦合析氢反应具有重要的基础研究意义和实际应用价值.本文通过直接水热和高温磷化的方法,在泡沫镍基底上负载了一种W-Ni_(2)P纳米片(W-Ni_(2)P/NF),并探索了其作为双功能电催化剂在BAOR和HER的应用.实验结果显示,催化剂的纳米片结构不仅提供了充足的活性位点,还有助于离子传输.钨的掺杂显著增强了电化学传导性,改善了水吸附性,并优化了氢吸附能,进而提升了催化剂的HER性能.此外,钨的引入促进了电子从镍向钨的转移,形成了缺电子的镍区域;在W-Ni_(2)P催化的BAOR过程中,缺电子的镍活性位点与供电子的氨基(-NH2)相互作用,有效促进了氨基的吸附和活化,进一步推动了脱氢反应和C≡N键的形成.电化学测试结果表明,在1 mol L^(‒1)KOH溶液中,W-Ni_(2)P催化剂发生HER的过电位为80 mV(10 mA cm^(-2)),其性能可与商业Pt/C电极相媲美.在含有25 mmol L^(‒1)BA的1 mol L^(‒1)KOH溶液中,仅需施加1.42 V电位,W-Ni_(2)P催化剂即可达到100 mA cm^(-2)的氧化电流密度,这比OER所需电位低350 mV.此外,当组装W-Ni_(2)P/NF||W-Ni_(2)P/NF电解槽时,在1 mol L^(‒1)KOH和25 mmol L^(‒1)BA的电解液中,仅需1.41 V的电解电压即可达到10 mA cm^(-2)的电流密度,实现了阴极制氢和阳极增值BN的同时生产,且反应的法拉第效率达到95%.采用电化学原位拉曼光谱和红外光谱研究了反应的活性位点和关键中间产物.结合密度泛函理论计算,阐明了BAOR的催化机理以及反应路径,深入分析了W掺杂在优化吸附能和提高W-Ni2P电催化剂催化活性方面的优化作用.综上所述,本文成功制备了高活性、高稳定性的钨掺杂磷化镍纳米片双功能催化剂,并将其应用于两电极电解体系中,实现了阴、阳极高附加值产物(苯甲腈和氢气)的同时生成.本研究为电化学合成高价值腈化合物和制氢先进催化剂的设计、制备提供了一定的参考和借鉴.

氮掺杂碳纳米管包覆Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN核壳结构用于高稳定锌-空气电池

可逆锌-空气电池因其高功率密度和环境友好性而得到了广泛研究。然而,氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的缓慢动力学限制了其实际应用。迄今为止,二氧化铱和二氧化钌被认为是氧还原反应的最佳电催化剂,同时铂碳被认为是最有效的氧还原反应的电催化剂。然而,由于Pt、Ir和Ru的天然丰度低、成本高的原因,它们在ZABs中的实际应用严格受限。因此,探索低成本和高性能的双功能催化剂对促进可充电锌-空气电池的发展至关重要。具有高导电性、低氧还原反应能垒的过渡金属合金可作为有潜力的氧还原电催化剂。然而,为提高过渡金属合金催化剂的双功能催化活性,可构筑过渡金属合金@过渡金属氮化物的核壳结构。在此,我们设计了一种氮掺杂碳纳米管包覆Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN核壳结构(Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN/NCNT)的双功能电催化剂,其具有高效的双功能催化活性。核壳结构可以为ORR/OER产生更多的活性点。Fe_(0.64)Ni_(0.36)核具有高导电性,有助于电荷转移。Fe_(3)NiN壳有助于提升催化剂的OER性能。氮掺杂碳纳米管不仅能够有效增强传质效应和内部电荷传递,还可以提升其电化学活性表面积。此外,具有高抗腐蚀性能的Fe_(3)NiN外壳可以有效地保护Fe_(0.64)Ni_(0.36)内核,从而提高了电化学过程中催化剂的稳定性。氮掺杂碳纳米管对Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN核壳结构也具有一定的保护作用,因此Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN/NCNT表现出优异的稳定性。Fe_(0.64)Ni_(0.36)@Fe_(3)NiN/NCNT催化剂表现出优异的双功能氧电催化性能,ORR的半波电位为0.88 V,在10mA·cm^(-2)时的OER过电位为380 mV,以及高电化学稳定性(8 h后电流密度剩余92.8%)。此外,与基于Pt/C+IrO_(2)(155 mW·cm^(-2))和Fe_(0.64)Ni_(0.36)/NCNT(89 mW·cm^(-2))的锌-空气电池相比,基于Fe_(0.64)Ni_(0.36)@FeNiN/NCNT的锌-空气电池展现出更高的功率密度(214 mW·cm^(-2)),提供781mAh·g^(-1)的高容量,并展现出了超长的循环稳定性(循环寿命超过1100 h)。我们相信这项工作将对于新型催化剂设计有所启发,从而实现高度稳定和高效的锌-空气电池。

一种嵌入钴铁合金的氮掺杂碳纳米管应用于锌空气电池

开发一种高活性、高稳定性的可逆析氧/氧还原反应(OER/ORR)双功能非贵金属电催化剂对于可充电锌–空气电池的商业化至关重要。在此,我们通过简单的热解策略,成功地构建了一种嵌入CoFe合金N掺杂碳纳米管(CoFe-NCNTs)的强效双功能氧电催化剂。钴铁合金作为双功能催化剂中最为优异的活性位点,而N掺杂碳纳米管又在增强导电性以及串联各个活性位点方面有着卓越的表现。因此,CoFe-NCNTs在ORR (E1/2 = 0.88 V)和OER (EJ=10 = 324 mV)分别表现出优异的氧催化性能。此外,基于CoFe-NCNTs的水性锌–空气电池的开路电压高达1.59 V,功率密度高达168 mW•cm−2,充放电稳定性高达800 h。

高价态W掺杂对NiFe磷化物全分解水制氢催化活性影响的研究

近年来,通过光伏辅助电催化(PV-EC)分解水制备“绿氢”成为实现碳中和目标的关键。然而,普通电解水催化剂不能满足PV-EC系统中较高的太阳能到氢能(STH)转换效率的需求。因此,获取价格低廉、低反应过电势的电催化剂材料极为重要。本文选取具有高价态的过渡金属W作为掺杂源,采用一步电沉积方法制备出NiFeW三元金属磷化物。通过一系列的表征发现,NiFeW磷化物电催化剂表现出优异的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)活性,且作为双功能电催化剂时,在10 mA/cm^(2)电流密度下W掺杂后样品的过电势降低了51 mV。使用NiFeW磷化物作为双功能电催化剂和太阳能电池(a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H)作为驱动源,PV-EC器件实现了超过7%的理论STH转换效率,对推动太阳能分解水制氢装置的实际应用具有重要意义。

负载于三维镍网上的磷化钴纳米珠链阵列的高效水电解性能研究

研究廉价且高效的水分解电催化剂对于氢能源的开发利用具有重要意义,过渡金属磷化物是最有前景的水分解双功能电催化剂之一。本研究采用先水热法,再低温磷化的简单的两步合成法,在三维镍网上生长CoP纳米珠链阵列,所生成的镍网(Nickel foam,NF)负载CoP纳米珠线阵列(CoP/NF),具有规则的形貌、较大的比表面积,在碱性条件下对氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)都表现出良好的电催化性能。在电流密度达到10 mA/cm^2时的过电位分别为280 mV(OER)及95 mV(HER)。利用此CoP/NF复合材料组成的双电极体系可以有效电解水,在电流密度为10 mA/cm^2时所需的施加电压仅为1.63 V,并且表现出非常高的稳定性。

电纺纤维在锌-空气电池中的应用研究进展

日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢,严重限制了它的商业化应用,因此当前迫切需要开发高效廉价的非贵金属双功能催化剂。静电纺丝制备的一维纳米纤维具有高孔隙率和大比表面积等优点,缩短了离子扩散距离并提供了更多的反应活性位点,有效改善了活性物质的嵌入/脱出反应动力学,在储能器件领域尤其是锌-空气电池中有广阔的应用前景。首先简要介绍了静电纺丝技术,然后探讨了电纺纤维及其自支撑结构的氧还原/析氧反应的催化反应活性,并通过经典的文献案例讨论了电纺纤维在液态和柔性固态锌-空气电池中的应用研究最新进展,最后,对基于电纺纤维催化剂的锌-空气电池应用面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。