富磷金属磷化物电催化性能的研究进展

近年来,电催化分解水技术越来越得到广泛关注。提高速率的关键是要找到高效的电催化剂,其中过渡金属磷化物表现出优秀的催化活性和长期稳定性。富磷化合物具有催化活性较大但导电性较差的特点,在实际应用中可合理调控磷化物的电子结构,以获得导电性、催化效能俱佳的电催化剂。综述了近年来电解水析氢的研究进展,重点集中在富磷金属磷化物的研究上,阐述了其合成方法与微结构调控策略,及其在当前电催化材料研究领域面临的挑战和未来的发展前景。

金属磷化物在电解水制氢中的应用研究进展

电解水被认为是目前最有前途的制氢方法之一。基于商用贵金属基催化剂成本高和储量有限的情况,开发低成本、高性能的电催化剂是实现电解水制氢产业化的关键。过渡金属磷化物因具有独特的物化性质和高催化活性而被广泛关注,但导电性和活性位点密度的不足限制了其在工业化制氢中的应用。首先阐述电解水析氢的机理及过渡金属磷化物的重要作用。然后从单金属磷化物、双金属磷化物、改性金属磷化物和结构调控过渡金属磷化物4个方面分析不同种类的过渡金属磷化物以及提升其催化性能的途径,并比较了当前过渡金属磷化物的常用制备方法。最后总结提升催化性能的主要策略,展望过渡金属磷化物未来的机遇和挑战。期望本综述有助于过渡金属磷化物电催化剂的设计开发与应用。

过渡金属磷化物的改性方法及其在电化学析氢中的应用

过渡金属磷化物催化活性高、稳定性好,是电催化析氢的良好催化剂。然而,实现过渡金属磷化物在电解水制氢领域的大规模应用,还需要进一步提升其催化性能。本文以过渡金属磷化物的组成变化为出发点,从金属/磷(M/P)化学计量比的角度对过渡金属磷化物的性能进行了总结,介绍了其常见的制备方法,详细综述了元素掺杂、构造缺陷、构建界面工程、耦合炭材料、调控微观结构、改善材料浸润性等改性方法对过渡金属磷化物电催化制氢性能的影响。最后在新型磷源的开发、测试标准化、晶面调控等方面对过渡金属磷化物的发展趋势进行了展望。

CoAl-LDH/CoFe基普鲁士蓝衍生双金属磷化物异质结构的高效电催化OER性能

电催化水解是生产绿氢的有效途径,但是其阳极的氧气析出反应(OER)动力学缓慢,限制了其大规模应用。采用液相回流法制备了超薄的CoAl-LDH十二边形纳米片,其大的表面积成为良好的催化剂载体,且表面大量未饱和的Co^(2+)可有效配位其他阴离子。结合共沉淀法和离子交换法,在CoAl-LDH纳米片表面组装大量超小的CoFe-PB纳米颗粒,以形成CoAl-LDH/CoFe-PB异质结构,再通过原位磷化策略获得CoAlP/CoFePx@NC异质结构。在磷化过程中,CoFe-PB纳米颗粒会转化为氮掺杂的碳包裹的CoFePx核壳纳米颗粒,以提供足够的活性位点,同时他们也牢固地负载在CoAl-LDH转化而成的CoAlP纳米片的表面,形成稳定的异质结构。由于CoAlP/CoFePx@NC异质结构具有丰富的组分、独特的多孔结构和稳定的片层结构,其可以获得优异的电催化OER活性。在碱性电解液(1mol·L^(-1)的KOH)中,CoAlP/CoFePx@NC在电流密度为10 mA·cm^(-2)下的过电位为334 mV(vs.RHE)。该研究为低成本和稳定高效的多元金属磷化物基异质结构的电催化剂的设计与制备提供了思路。

锂硫电池过渡金属磷化物复合正极材料研究概述

低碳、环保、高效是21世纪社会发展的主旋律。原材料廉价易得的锂硫(Li-S)电池因其超高能量密度(2500 Wh·kg^(-1))而受到能源转化与储备设备研究者的瞩目。然而,锂硫电池绝缘的活性物质与循环过程中不可避免的穿梭效应导致其反应动力学缓慢,进而造成包括循环倍率能力较差与库伦效率低下在内的诸多问题。研究人员现已发现了具有良好电导率且对多硫化物(LiPSs)具有吸附转化双重能力的过渡金属磷化物(TMPs)。本文将重点介绍运用在锂硫电池正极的不同过渡金属磷化物材料的设计合成方法与电化学性能提升研究相关进展,并对该类材料的未来发展进行展望。

过渡金属磷化物的制备及电催化性能研究进展

总结了过渡金属磷化物(TMPs)的制备方法及在电催化水分解领域应用的最新进展,从形貌设计、元素掺杂、材料复合3个方面详细了解了TMPs电催化析氢和析氧方面的研究进展,对今后的发展趋势和面临的挑战进行了展望。

过渡金属磷化物氢等离子体还原法制备及其加氢脱硫性能

采用氢等离子体还原法制备了体相过渡金属磷化物Ni2P、MoP、WP和CoP．新鲜制备的金属磷化物在移入固定床反应器之前，用10％Hz孓Hz或0．5％O2—Ar进行钝化，以保护其结构．研究发现，氢等离子体还原法制备的磷化物催化剂的加氢脱硫活性高于程序升温还原（TPR）法制备的催化剂．XRD表征和CO化学吸附结果表明，氢等离子体还原法制备的金属磷化物的粒度较小，活性中心较多．氢等离子体还原法制备的金属磷化物催化剂的高活性可归于其活性中心数量的增加．

金属磷化物加氢精制催化剂制备及催化性能

综述了金属磷化物制备方法及其作为加氢精制催化剂在加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧领域的应用研究进展。用氢气还原金属化合物和磷酸盐是一种常用负载型金属磷化物催化剂制备方法,但存在升温速率低、还原温度高等缺点。亚磷酸盐、次磷酸盐和磷化氢还原以及磷酸盐的等离子体还原可以在较低的温度下进行,所制备的金属磷化物粒径小,具有很高的催化活性。金属磷化物在加氢脱硫和加氢脱氮反应中,表现出优异的催化活性和稳定性,尤其是Ni2P,其催化活性高于传统的金属硫化物加氢精制催化剂。此外,双金属和贵金属磷化物催化剂在加氢反应中表现出较高的活性和选择性。近年来,金属磷化物作为加氢脱氧催化剂可用于生物质油提质生产发动机燃料。

过渡金属磷化物的加氢精制催化性能研究进展

由于全球更加严格的环境法规的要求,开发新型深度加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)催化剂已经引起了人们的极大关注。过渡金属磷化物由于具有与过渡金属氮化物和碳化物相似的物理性质和优异的加氢脱硫、脱氮活性及催化选择性成为新型催化材料研究领域的一个热点。笔者论述了过渡金属磷化物的结构、制备、表征和催化性能方面的研究进展,侧重介绍了中国科学院大连化学物理研究所最近在这方面的研究情况。从目前的研究来看,过渡金属磷化物,特别是Ni2P,是具有潜在应用前景的一种新型深度加氢精制催化材料。

金属磷化物加氢精制催化剂的制备方法研究进展

针对传统磷化物制备方法——程序升温还原法(TPR法)存在的问题,如还原温度高、升温步骤繁杂、H2耗量大、易结焦等。介绍了对其改进方法,如助剂添加、免焙烧法等方法的最新研究进展,以及不同磷源的使用所制备催化剂的特点。通过对目前磷化物催化剂的制备方法的了解,对高性能催化剂的制备及工业应用提供重要的理论依据。

双金属磷化物NiCoP的次磷酸盐还原法制备及其表征

以六水合氯化镍（NiCl2·6H2O）、六水合氯化钴（CoCl2·6H2O）和次亚磷酸钠（Na H2PO2·H2O）为原料,采用次磷酸盐还原法合成双金属磷化物NiCoP。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）及氮气吸附-脱附分析对所制备样品的物相、结构进行了表征。结果表明：所制备产物双金属磷化物NiCoP纳晶为六方晶相无特定形貌的颗粒,颗粒尺寸约为10-50 nm。对所得样品吸附性能测试发现,本法制备的双金属磷化物NiCoP对有机染料具有较好的吸附脱除性能。

过渡金属磷化物加氢脱硫催化剂的研究进展

由于过渡金属磷化物具有独特的结构,在加氢脱硫反应中显示了优异的催化活性.因此,稳定高活性的过渡金属磷化物加氢脱硫催化剂的研究成为一个新的趋势.本文阐述了过渡金属磷化物催化剂的结构、制备及其加氢脱硫催化性能,概述了助剂对过渡金属磷化物催化剂加氢脱硫活性的影响.开发更易合成、活性更高的过渡金属磷化物催化剂仍是今后研究的重点.

过渡金属磷化物制备与加氢脱硫性能研究进展

近年来油品重质化越来越严重,环保法规要求也日趋严格,为满足环境保护和人们的需求,对油品的加氢脱硫成为一项紧迫任务。综述了近年来过渡金属磷化物在复合载体和制备方法等方面的最新研究进展情况,其中具体介绍了程序升温还原法及低温热分解法,同时概述了过渡金属磷化物的加氢脱硫性能。

过渡金属磷化物催化剂综述

过渡金属磷化物催化剂具有特殊的晶体结构,在催化加氢脱硫、加氢脱氮及电化学制氢反应中具有优异的催化活性。主要简述过渡金属磷化物催化剂的结构、制备方法和应用。多金属、复合多功能型过渡金属磷化物催化剂将在催化制氢反应中受到更多的关注。

富磷型贵金属磷化物的绿色制备及电催化

过渡金属磷化物(TMPs),由于具有独特的物理化学性质,在电解水、燃料电池、金属空气电池等能源电催化领域展现出极大的应用潜力。理论研究表明,由于磷(P)原子半径较大,P的引入使金属原子间距相对增加,原子间相互作用减弱,导致金属d带收缩,费米能级附近态密度增加^(1,2)。

磷前驱体对金属磷化物甲烷化催化性能的影响

采用氢气程序升温还原方法制备了系列金属磷化物催化剂,研究了磷前驱体和H_(2)/CO比对其甲烷化催化性能的影响。结果表明,与磷酸氢二铵相比,由植酸制备的金属磷化物催化剂具有较高的甲烷化活性;植酸作为螯合剂可以有效地分散金属前驱体,降低还原温度,使催化剂具有较高的比表面积和较小的晶粒尺寸,并更好地还原为纯磷化物晶相。不同金属磷化物催化剂的活性顺序为MoP>WP>CoP>NiP。高H_(2)/CO比有利于甲烷化反应进行,随着反应物H_(2)/CO比的增加,所有磷化物催化剂的甲烷选择性都增加。

过渡金属磷化物纳米材料催化尿素电解制氢研究进展

电解水制氢技术操作简单、产物纯度高,是一种前景广阔的绿色制氢方式。然而,阳极析氧反应(OER)具有较高的热力学电势和缓慢的动力学,严重阻碍了电解水制氢技术的大规模工业应用。近年来,人们发现利用较低热力学电势的尿素氧化反应(UOR)取代阳极OER能够同时实现氢气的节能生产和尿素废水的净化。但这种技术的挑战在于尿素电解过程涉及复杂的多步电子转移步骤,需要高性能的催化剂来提高其反应速率。过渡金属磷化物具有独特的催化表面、良好的导电性和稳定性等特点,在尿素电解制氢领域得到了广泛的研究和发展。本文综述了均相单金属磷化物和双金属磷化物以及非均相金属磷化物在催化尿素电解中的研究进展,分析了其组分和结构对催化活性和稳定性的影响,最后总结了尿素电解催化剂目前面临的难题和挑战,并展望了其未来的研究方向。

柠檬酸改性金属磷化物对4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫性能

研究了柠檬酸(CA)对磷化物催化剂(Ni 2 P,MoP和WP)的加氢脱硫性能的影响,并通过N 2吸附、XRD、TEM和H 2-TPR等表征手段分析CA对载体的质构性质、磷化物活性相形貌以及金属-载体之间的相互作用的影响。在4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的催化反应中,引入CA提高了Ni 2 P和MoP催化剂的本征活性。如Ni 2 P/SiO 2-CA和MoP/SiO 2-CA,其催化转换频率分别为6.2×10^-4 s^-1和1.8×10^-4 s^-1,优于Ni 2 P/SiO 2(5.8×10^-4 s^-1)和MoP/SiO 2(1.4×10^-4 s^-1),而引入CA降低了WP催化剂的加氢脱硫活性。结果表明,引入CA增强了金属Ni或Mo与SiO 2载体之间的相互作用,提高磷化物活性相的分散度,暴露更多的活性位点,导致催化活性增加,而对于WP催化剂却未观察到此现象。此外,Ni 2 P/SiO 2-CA也具有较高的表观催化性能,对4,6-DMDBT的转化率为87.2%,高于Ni 2 P/SiO 2催化剂(77.8%)。

过渡金属磷化物的制备及其在电解水中的应用研究进展

介绍了电解水的机理、催化材料的特点,并分类阐述了过渡金属磷化物的合成方法、在析氧反应中的应用情况,总结了过渡金属磷化物作为析氧反应催化剂的发展趋势,并对该类材料在作为析氧反应催化剂方面的发展前景进行了展望。

金属磷化物的制备方法及其催化活性

本文对金属磷化物的制备方法及催化活性进行了综述。金属磷化物常采用金属化合物和磷酸盐在氢气中还原进行制备,但这种方法的缺点是还原温度太高。磷化氢还原,亚磷酸盐与次磷酸盐以及磷酸盐的等离子体还原都可在低温下进行,制备出的金属磷化物颗粒半径小且有较高的催化活性。金属磷化物具有优异的加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)活性和稳定性成为催化材料方面研究的热点。另外,贵金属和双金属磷化物催化剂在加氢反应中也表现出了较高的活性和选择性。