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。

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。

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。

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。

磷化铁/生物碳复合材料活化亚硫酸盐降解橙黄Ⅱ的研究

水污染严重影响生态环境和人类健康,染料废水是其中的典型代表。利用酵母细胞作磷源和碳源,通过共沉淀-缺氧热解制备了磷化铁/生物碳复合材料,并将其作为高级氧化反应的催化剂,活化亚硫酸盐降解水体污染物橙黄Ⅱ。材料表征结果表明,磷化铁的主要组成成分为Fe_(2)P和Fe_(3)P。在较优的催化条件下,经120 min吸附和催化联合处理,模拟废水中10 mg/L的橙黄Ⅱ可以被完全去除。催化反应机理分析表明,磷化铁/生物碳复合材料通过活化亚硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基,进而实现了橙黄Ⅱ的氧化降解。

过渡金属磷硫化物加氢精制及电催化析氢反应性能研究

以硫脲为固体硫化剂、相应过渡金属磷酸盐为前驱体,采用程序升温还原的方法制备了Co_(2)P、MoP和WP的磷硫化物。结果表明,添加硫脲后制备的催化剂结晶度和粒度都有所降低。在酸性条件下电催化析氢反应(HER)中,磷硫化物活性随前驱体中硫脲质量分数的增加呈先增加后降低的趋势。制备Co_(2)P、MoP和WP的磷硫化物时前驱体中最佳的硫脲质量分数分别为26%、33%和33%。过渡金属磷化物催化HER、杂环含氮化合物加氢以及二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)活性顺序均为MoP>WP>Co_(2)P,说明这些反应之间存在内在联系。

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。

过渡金属纳米异质材料在超级电容器中的应用

超级电容器因其具有高功率密度、快速充放电性能、超长的循环寿命的优点被广泛应用。过渡金属磷化物(TMPs)和层状双金属氢氧化物(LDHs)作为电极材料,具有大比表面积和良好的电化学活性等优点,但TMPs的倍率性能和LDHs导电性较差。将TMPs和LDHs复合形成异质结构来实现二者的协同效应,从而能够提高电容器的功率密度和循环寿命。综述了TMPs、LDHs及其构建的异质结电极材料的制备方法,与其在超级电容器方面的应用,并展望了其今后的研究发展方向和未来的应用前景。

过渡金属磷化物用于电解水析氢反应的研究进展

氢能是一种很有发展前景的可替代化石燃料的清洁能源,电解水制氢技术是最有希望实现能源可持续发展和零排放的制氢途径,而设计开发储量丰富、成本低廉以及高效稳定的电催化剂是电解水高效制氢的关键。过渡金属磷化物(TMPs)作为一种非贵金属催化剂,因具有天然丰度高、成本低、导电性好以及催化性能稳定等优势,近年来被广泛应用于电解水析氢反应的研究领域。概述了电解水析氢反应机理,介绍了TMPs的制备方法、常见的改性方法及其在电解水析氢反应中的应用,总结了TMPs电催化剂目前所存在的问题和面临的挑战并对其进行了展望。

过渡金属磷化物用于电解水析氢反应的研究进展

近年来,随着社会的发展,传统化石能源消耗急剧增加,环境问题日益加剧,可再生清洁能源的开发迫在眉睫。电化学水分解法是公认为将电能转化为氢燃料的一种实用策略。因此,为了实现大规模制氢,开发低成本、资源丰富、高效且稳定的电催化剂至关重要。过渡金属磷化物具有价格低廉、资源丰富、化学稳定性等特点,被广泛应用于电催化析氢领域。本文总结了过渡金属磷化物用于电催化析氢的制备方法,且详细概述了从形貌设计、界面调控、材料复合3个方面,提高电解水析氢反应性能,并对其今后发展趋势以及面临的机遇和挑战进行展望。

过渡金属磷化物的制备及电催化析氢性能提升策略

氢能是一种绿色、高效的二次能源,在廉价的非贵金属催化剂的辅助下,电解水制氢以其低成本和高效率受到广泛关注.过渡金属磷化物因其独特近似球形三角棱柱单元结构能够暴露出更多配位不饱和表面原子,因此在电解水制氢中表现出优异的催化活性和强耐腐蚀性.本文综述了过渡金属磷化物的制备方法和在电催化析氢中的应用和性能的改善策略.最后讨论了过渡金属磷化物催化剂存在的一些亟待解决的问题,并展望了其未来的发展方向.

碳纳米颗粒掺杂过渡金属磷化物的制备及其析氢性能研究

目的过渡金属因其优异的电催化性能被广泛研究,然而过渡金属磷化物较差的析氢活性和在酸中的不稳定性阻碍了其进一步应用。碳纳米颗粒(CNPs)具有低成本、制备工艺简单、高稳定性和高导电性等优点,可以通过添加碳材料对过渡金属磷化物的结构进行有效调控,从而提高材料的析氢活性和稳定性。方法以葡萄糖为碳源制备了富含羟基和羧基官能团的碳纳米颗粒(P-CNPs),以具有高比表面积的泡沫镍为基底,通过水热法制备掺杂P-CNPs的NiCo前驱体,再经过磷化反应得到掺杂P-CNPs的过渡金属磷化物NiCoP-PC/NF。结果在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线表明,在电流密度10 mA/cm^(2)、碳纳米颗粒浓度50 mg/L时,NiCoP-50PC/NC的过电位分别低至59 mV和90 mV,均远小于商业Pt/C;同时,NiCoP-50PC/NF在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线几乎重合,表明析氢活性没有发生明显的衰减,具有良好的电化学稳定性。结论碳纳米颗粒掺杂方法为提高过渡金属材料析氢性能提供了一种新的思路。

过渡金属磷化物析氢催化剂的掺杂调控

过渡金属磷化物因其优异的催化性能成为最有可能取代贵金属的廉价电催化分解水制氢催化材料,对其进行元素掺杂将有望大幅提升其活性和稳定性.本文综合评述了近年来通过掺杂改性手段调节过渡金属磷化物性能的相关研究.讨论了元素种类(金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、元素数量(单元素掺杂、多元素掺杂、高熵化)和掺杂位置等因素对过渡金属磷化物电子结构的影响;并从实验和理论相结合的角度,分析了掺杂元素对氢吸附强度、水吸附解离及电荷转移传输等方面的作用规律,获得了掺杂结构-电子结构-析氢反应催化性能间的构效关系.最后,讨论并提出了相关研究存在的挑战和未来的研究方向.

过渡金属磷化物催化剂的研究进展

概述了过渡金属磷化物催化剂的制备方法,重点介绍了该催化剂在加氢、脱氢、氢解、芳构化、催化热解、重整制氢等炼化领域的研究进展。指出进一步探寻过渡金属磷化物催化剂的活性相和反应机理,以及寻找更适宜的载体、助剂以提高催化剂的活性、选择性和稳定性等基础性研究工作将是未来的主要研究方向。