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Nitrogen-doped carbon nanotube encapsulating cobalt nanoparticles towards efficient oxygen reduction for zinc–air battery 被引量:3
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作者 Haihua Wu Xiaole Jiang +5 位作者 Yifan Ye Chengcheng Yan Songhai Xie Shu Miao Guoxiong Wang Xinhe Bao 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第6期1181-1186,共6页
Nitrogen-doped carbon materials encapsulating 3 d transition metals are promising alternatives to replace noble metal Pt catalysts for efficiently catalyzing the oxygen reduction reaction(ORR). Herein, we use cobalt s... Nitrogen-doped carbon materials encapsulating 3 d transition metals are promising alternatives to replace noble metal Pt catalysts for efficiently catalyzing the oxygen reduction reaction(ORR). Herein, we use cobalt substituted perfluorosulfonic acid/polytetrafluoroethylene copolymer and dicyandiamide as the pyrolysis precursor to synthesize nitrogen-doped carbon nanotube(N–CNT) encapsulating cobalt nanoparticles hybrid material. The carbon layers and specific surface area of N–CNT have a critical role to the ORR performance due to the exposed active sites, determined by the mass ratio of the two precursors. The optimum hybrid material exhibits high ORR activity and stability, as well as excellent performance and durability in zinc–air battery. 展开更多
关键词 Nitrogen-doped carbon nanotube Perfluorosulfonic Acid/polytetrafluoroethylene copolymer Cobalt substitution oxygen reduction reaction Zinc–air battery
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FeCo/NCNTs复合材料的制备及其电催化性能的研究 被引量:1
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作者 熊子龙 张正 +1 位作者 江晓雪 李翠芹 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-149,共7页
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... 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)。 展开更多
关键词 氧还原反应 氧析出反应 掺氮碳纳米管 双功能电催化剂 锌空气电池
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Ni–Co bimetallic coordination effect for long lifetime rechargeable Zn–air battery 被引量:1
3
作者 Mengfei Qiao Ying Wang +4 位作者 Thomas Wagberg Xamxikamar Mamat Xun Hu Guoan Zou Guangzhi Hu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第8期146-154,I0005,共10页
The development of bifunctional oxygen electrocatalysts with high efficiency, high stability, and low cost is of great significance to the industrialization of rechargeable Zn–air batteries. A widely accepted view is... The development of bifunctional oxygen electrocatalysts with high efficiency, high stability, and low cost is of great significance to the industrialization of rechargeable Zn–air batteries. A widely accepted view is that the oxygen reduction reaction(ORR) and the oxygen evolution reaction(OER) follow different catalytic mechanisms, and accordingly they need different active sites for catalysis. Transition metal elements have admirable electronic acceptance ability for coordinating with reactants, and this can weaken the bond energy between reactants, thus promoting the ORR or OER reactions. Herein, the ORR and OER activities of different transition metal supported nitrogen-doped carbon nanotubes were systematically studied and compared. The optimal catalyst for synchronous ORR and OER was obtained by pyrolyzing melamine, cobalt nitrate, and nickel nitrate on carbon nanotubes, called cobalt–nickel supported nitrogenmixed carbon nanotubes(CoNi–NCNT), which were equipped with two types of high-performance active sites—the Co/Ni–N–C structure for the ORR and Co Ni alloy particles for the OER—simultaneously. Remarkably, the optimized Co Ni–NCNT exhibited a satisfactory bifunctional catalytic activity for both the ORR and OER. The value of the oxygen electrode activity parameter,△E, of CoNi–NCNT was 0.81 V, which surpasses that of catalysts Pt/C and Ir/C, and most of the non-precious metal-based bifunctional electrocatalysts reported in previous literatures. Furthermore, a specially assembled rechargeable Zn–air cell with Co Ni–NCNT loaded carbon paper as an air cathode was used to evaluate the practicability. As a result, a superior specific capacity of 744.3 mAh/gZn, a peak power density of 88 mW/cm2, and an excellent rechargeable cycling stability were observed, and these endow the Co Ni–NCNT with promising prospects for practical application. 展开更多
关键词 Bifunctional catalysis oxygen reduction reaction oxygen evolution reaction carbon nanotubes Zn–air battery
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氮掺杂碳纳米管高负载金属催化剂在铝空气电池中的应用
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作者 王杰 吴爱民 +3 位作者 邱治文 秦文君 丁昂 黄昊 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第2期337-345,共9页
在铁基催化剂(Fe-N-C)中引入金属铈,采用高温热解法合成了氮掺杂碳纳米管(NCNTs)高负载金属催化剂(Fe/Ce-NCNTs)。金属铈的引入能更好地促进碳纳米管(CNTs)的生长,锚定更多的铁原子,增加Fe—N_(X)活性位点的数量。Fe/CeNCNTs催化剂在碱... 在铁基催化剂(Fe-N-C)中引入金属铈,采用高温热解法合成了氮掺杂碳纳米管(NCNTs)高负载金属催化剂(Fe/Ce-NCNTs)。金属铈的引入能更好地促进碳纳米管(CNTs)的生长,锚定更多的铁原子,增加Fe—N_(X)活性位点的数量。Fe/CeNCNTs催化剂在碱性介质中表现出良好的催化活性和稳定性,半波电位为0.86 V(vs RHE)。将Fe/Ce-NCNTs催化剂应用于铝空气电池(AABs),其峰值功率密度可达142 mW·cm^(-2),在50 mA·cm^(-2)电流密度下放电比容量达到865 mAh·g^(-1),在高电流密度负载下具有较高的电压。 展开更多
关键词 铝空气电池 碳纳米管 Fe-N-C催化剂 电催化 氧还原反应
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在N掺杂碳纳米管/纳米线耦合超结构中原位固载CoNi纳米颗粒制备莫特-肖特基催化剂并用于高效电催化氧还原反应
5
作者 夏苏为 周其兴 +6 位作者 孙若栩 陈立章 张明义 庞欢 徐林 杨军 唐亚文 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期278-289,共12页
设计开发可用于电催化氧还原反应(ORR)的高效催化剂对于推进可持续能源技术(如燃料电池和金属空气电池等)的进一步发展至关重要.然而,由于ORR涉及多电子转移过程,并且动力学迟缓,电位高,从而限制了相关技术的实际应用.到目前为止,铂族... 设计开发可用于电催化氧还原反应(ORR)的高效催化剂对于推进可持续能源技术(如燃料电池和金属空气电池等)的进一步发展至关重要.然而,由于ORR涉及多电子转移过程,并且动力学迟缓,电位高,从而限制了相关技术的实际应用.到目前为止,铂族金属被认为是ORR的基准电催化剂.然而,由于铂族金属资源稀缺、价格高、催化剂稳定性不足阻碍了其在不同能源装置中的进一步应用.因此,亟需开发出高活性、低成本、耐用的ORR电催化剂,从而推进可再生能源技术的进一步发展.双金属纳米合金因具有良好的导电性、可调整的电子态且金属间存在协同效应而被认为是一种有较大应用前景的ORR催化材料.本文采用自我牺牲模板法,将均匀的Co Ni合金纳米颗粒原位封装在N掺杂碳纳米管/纳米线耦合的分层结构中,构建了莫特-肖特基电催化剂(CoNi@N-CNT/NWs),并应用于金属空气电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、热重、BET比表面积测试、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电镜等方法对催化剂进行了表征.扫描电子显微镜和透射电镜结果表明,复合材料呈现一维多级结构的纳米管分支/纳米线主干的层次结构.实验结果和理论计算表明,CoNi纳米合金与N掺杂碳纳米管/纳米线的整流接触可以诱导自驱动电荷在莫特-肖特基异质结上转移,从而提高了电子转移效率并调节电荷分布.此外,碳分支/主干型分层结构作为支架的建立,增加了CoNi@N-CNT/NWs材料中活性位点的暴露,避免了材料堆积或聚集,进而提高了机械稳定性,缩短了传质扩散的路径并提高了气体传质的速率.得益于结构和电子优势,CoNi@N-CNT/NWs具有较好的ORR性能,其半波电位(E1/2)为0.86 V,在0.1 molL^(-1)KOH电解质中表现出较好的稳定性.采用CoNi@N-CNT/NWs电催化剂组装的锌空电池可以实现较高的开路电压、高峰值功率密度以及大比容量和持久的循环性能,在不同ORR相关的能源装置中展示出良好的应用前景.综上所述,金属空气电池是未来最具有潜力的能源转换器件之一,双金属纳米合金的精细设计和结构调控将为氧还原催化剂的可控制备和性能优化提供新思路. 展开更多
关键词 CoNi合金 碳纳米管 碳纳米线 氧还原反应 锌空气电池
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纳米碳管空气电极在氧还原反应中的电催化性能 被引量:13
6
作者 黄辉 张文魁 +3 位作者 赵峰鸣 马淳安 甘永平 葛忠华 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2002年第8期759-763,共5页
以活性炭、纳米碳管为催化层电极材料制备了空气电极 ,测定了稳态极化曲线和交流阻抗。研究发现 ,催化层中纳米碳管的含量对氧的电还原反应有显著影响 ,m(活性炭 )∶ m(纳米碳管 ) =5 0∶ 5 0的空气电极催化活性最高 ,在过电位 ηc 为 4... 以活性炭、纳米碳管为催化层电极材料制备了空气电极 ,测定了稳态极化曲线和交流阻抗。研究发现 ,催化层中纳米碳管的含量对氧的电还原反应有显著影响 ,m(活性炭 )∶ m(纳米碳管 ) =5 0∶ 5 0的空气电极催化活性最高 ,在过电位 ηc 为 40 0~ 60 0 m V时 ,输出电流可达 0 .3~ 0 .5 A/ cm2。EIS测试结果表明 ,不同质量比的活性炭 /纳米碳管空气电极阻抗谱均由 2个半圆弧组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应氧还原反应的法拉弟阻抗 ,催化层中加入纳米碳管明显减小了电极的欧姆阻抗和法拉第阻抗 ,提高了氧还原反应的催化活性 ,电极过程受氧在薄液膜中的扩散控制 ,单纯纳米碳管形成的催化层多孔结构较容易被电解液渗透 ,界面还存在 Warburg扩散阻抗 ,相应的电催化活性较低。提出了空气电极的等效电路 。 展开更多
关键词 电催化性能 纳米碳管 空气电极 氧还原反应 电化学阻抗谱 燃料电池
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多壁纳米碳管空气电极的交流阻抗研究 被引量:13
7
作者 黄辉 张文魁 +3 位作者 马淳安 葛忠华 卢焕明 张孝彬 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期2151-2154,共4页
研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性 .结果表明 ,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应电化学极化阻抗 .催化剂 Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面 ,明显... 研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性 .结果表明 ,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应电化学极化阻抗 .催化剂 Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面 ,明显减小了电极的欧姆阻抗和电化学极化阻抗 ,提高了氧还原反应的电催化活性 .活性炭电极除存在电化学阻抗外 ,还存在薄液膜扩散阻抗 ( Nernst扩散 ) ,石墨电极形成的薄液膜反应区域较小 ,电极反应呈 Warburg扩散阻抗特征 ,相应的电催化活性较低 .采用交流阻抗等效电路分析方法 ,对拟合的动力学数据进行了解释 . 展开更多
关键词 多壁纳米碳管 空气电极 交流阻抗 氧还原反应 锂离子电池 负极材料
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氯过氧化物酶在碳纳米管修饰电极上的直接电化学研究 被引量:5
8
作者 张红霞 吴霞琴 +4 位作者 后雯璟 谢文 陆中庆 王荣 李和兴 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期383-387,共5页
将氯过氧化物酶固定到单壁碳纳米管修饰玻碳电极,其循环伏安曲线出现一对准可逆氧化还原峰,说明碳纳米管能够很好地促进氯过氧化物酶在电极表面的直接电子传递.该过程与溶液pH值有关,可指认氯过氧化物酶在电极表面发生的是一电子一质子... 将氯过氧化物酶固定到单壁碳纳米管修饰玻碳电极,其循环伏安曲线出现一对准可逆氧化还原峰,说明碳纳米管能够很好地促进氯过氧化物酶在电极表面的直接电子传递.该过程与溶液pH值有关,可指认氯过氧化物酶在电极表面发生的是一电子一质子传递反应.该修饰电极制作简单,性能稳定,且对氧还原具有很好的电催化效应. 展开更多
关键词 氯过氧化物酶 碳纳米管 直接电化学 修饰电极 氧还原 电催化
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Pt/纳米碳管空气电极氧还原反应的电催化性能 被引量:5
9
作者 赵峰鸣 马淳安 《电化学》 CAS CSCD 2004年第4期384-390,共7页
 以不同质量比的铂、纳米碳管、活性碳为催化层制备空气电极并测定其稳态极化曲线和交流阻抗.研究发现,纳米碳管经硝酸处理后其氧还原反应性能得到提高,特别是将表面氧化后再沉积Pt,对氧的电还原反应影响更显著.以质量比4∶1的活性碳/...  以不同质量比的铂、纳米碳管、活性碳为催化层制备空气电极并测定其稳态极化曲线和交流阻抗.研究发现,纳米碳管经硝酸处理后其氧还原反应性能得到提高,特别是将表面氧化后再沉积Pt,对氧的电还原反应影响更显著.以质量比4∶1的活性碳/纳米碳管载Pt制备的空气电极,在过电位ηc为500~600mV下,氧还原电流可达600~700mA·cm-2.EIS测试表明,纳米碳管载Pt后的欧姆极化阻抗和电化学阻抗均非常小. 展开更多
关键词 空气电极 氧还原 催化层 纳米碳管 过电位 欧姆极化 电流 电催化性能 电还原 反应
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金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用 被引量:3
10
作者 王先友 宋云峰 +6 位作者 白艳松 江兰兰 舒洪波 杨秀康 王灏 赵青蓝 易兰花 《湘潭大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2014年第1期76-80,90,共6页
以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2g-1.以MO... 以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2g-1.以MOF-PC为空气电极的锂空气电池在0.1mA cm-2电流密度下放电比容量高达3 183mA h g-1,比传统碳材料Super P在相同电流密度下的放电比容量高90%. 展开更多
关键词 锂氧(空气)电池 多7L碳 空气电极 氧还原
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纳米碳管作为氧扩散电极催化层第二相碳载体的电极特性 被引量:2
11
作者 黄辉 张文魁 +2 位作者 甘永平 张孝彬 涂江平 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2005年第3期428-432,共5页
以纳米碳管和活性碳二元碳材料为催化层碳载体制备了氧扩散电极,采用稳态极化和电化学阻抗技术对其在碱性介质中氧还原反应的电催化活性进行了研究.结果表明,双载体电极比单载体纳米碳管、活性炭电极具有更高的电催化活性,纳米碳管和活... 以纳米碳管和活性碳二元碳材料为催化层碳载体制备了氧扩散电极,采用稳态极化和电化学阻抗技术对其在碱性介质中氧还原反应的电催化活性进行了研究.结果表明,双载体电极比单载体纳米碳管、活性炭电极具有更高的电催化活性,纳米碳管和活性炭质量比为50∶50时双载体电极的催化活性最好;电极动力学参数测试表明,催化层中引入第二相纳米碳管载体提高了电极比表面积、电子导电性和氧还原反应速度;采用浸渍还原法在第二相纳米碳管载体中负载纳米级Pt催化剂,即使在低Pt负载量下(45.7μg/cm2)也明显改善了双载体电极的催化活性.阻抗测试表明,载Pt与未载Pt催化剂的双载体电极均受氧在薄液膜中的扩散控制. 展开更多
关键词 纳米碳管 气体扩散电极 氧还原 电化学性能
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金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用
12
作者 王先友 宋云峰 +6 位作者 白艳松 江兰兰 舒洪波 杨秀康 王灏 赵青蓝 易兰花 《湘潭大学自然科学学报》 北大核心 2014年第4期43-48,共6页
以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2·g... 以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2·g-1.以MOF-PC为空气电极的锂空气电池在0.1mA·cm-2电流密度下放电比容量高达3 183mAh·g-1,比传统碳材料(Super P)在相同电流密度下的容量高90%. 展开更多
关键词 锂氧(空气)电池 多孔碳 空气电极 氧还原
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交替微波加热法对制备氧还原催化剂性能的影响(英文) 被引量:2
13
作者 尹诗斌 罗林 +2 位作者 荆胜羽 朱强强 强颖怀 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第1期85-89,共5页
详细研究了交替微波加热法制备多壁碳纳米管负载Pt催化剂(Pt/MWCNTs)的过程中交替微波加热(5s-on/5s-off)次数对催化剂性能的影响.X射线粉末衍射(XRD)结果表明,Pt的晶粒尺寸在开始的加热阶段基本上没有发生变化,但是随着加热次数的增多... 详细研究了交替微波加热法制备多壁碳纳米管负载Pt催化剂(Pt/MWCNTs)的过程中交替微波加热(5s-on/5s-off)次数对催化剂性能的影响.X射线粉末衍射(XRD)结果表明,Pt的晶粒尺寸在开始的加热阶段基本上没有发生变化,但是随着加热次数的增多,Pt的晶粒尺寸逐步增大.采用循环伏安法和旋转圆盘电极技术考察了催化剂的电化学活性.结果显示,以5s-on/5s-off加热20次时,催化剂显示出最佳的催化活性;在0.5mol·L-1H2SO4饱和氧水溶液中催化剂的氧还原起峰电位接近1.0V(vs RHE).交替微波加热法简单经济,在大批量制备催化剂等纳米材料方面显示出较好的应用前景. 展开更多
关键词 催化剂 交替微波加热法 旋转圆盘电极 氧还原反应 多壁碳纳米管
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AgCo/MWCNTs的ORR催化活性和铝空气电池性能研究
14
作者 张金熠 袁栋 +3 位作者 张岩松 武晓鹂 罗志虹 李玉平 《电池工业》 CAS 2022年第5期234-239,共6页
以四羟甲基氯化磷(THPC)为还原剂,一步还原制备了AgCo/MWCNTs催化剂。TEM(mapping)、XRD表明其为双金属结构,平均粒径约为4.08 nm。研究表明,AgCo/MWCNTs催化剂均为4电子ORR过程,当AgNO_(3)与Co(NO_(3))2•6H_(2)O的质量比为1∶3时,ORR... 以四羟甲基氯化磷(THPC)为还原剂,一步还原制备了AgCo/MWCNTs催化剂。TEM(mapping)、XRD表明其为双金属结构,平均粒径约为4.08 nm。研究表明,AgCo/MWCNTs催化剂均为4电子ORR过程,当AgNO_(3)与Co(NO_(3))2•6H_(2)O的质量比为1∶3时,ORR催化活性最佳,其半波电位为0.74 V,极限电流密度与商用20 wt.%Pt/C相当,并达到了95%的电流保持率。以Ag_(1)Co_(3)/MWCNTs作为铝空气电池正极催化剂,其恒流电池容量为816.6 mAh•g^(-1),功率密度分别为141.3 mW•cm^(-2),高于20 wt.%Pt/C的734.9 mAh•g^(-1)、131.4 mW•cm^(-2)。 展开更多
关键词 氧还原反应 铝空气电池 AgCo纳米粒子 碳纳米管
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中性锌-空气电池的阴极非贵金属催化剂
15
作者 盛况 杨孝昆 +2 位作者 余亮 邓中梁 易清风 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第2期119-122,共4页
采用中性或准中性溶液为电解质的锌-空气电池具有提高阳极锌稳定性并避免电解质溶液碳酸盐化的优点。开发新型非贵金属催化剂,使之在中性溶液中能有效催化氧还原反应(ORR),这将具有重要意义。通过总结近几年铁/钴/镍掺杂的碳氮复合物的... 采用中性或准中性溶液为电解质的锌-空气电池具有提高阳极锌稳定性并避免电解质溶液碳酸盐化的优点。开发新型非贵金属催化剂,使之在中性溶液中能有效催化氧还原反应(ORR),这将具有重要意义。通过总结近几年铁/钴/镍掺杂的碳氮复合物的制备、ORR活性测试以及应用于中性锌-空气电池的性能研究方面的主要工作成果,发现采用简单的热解法得到的具有管状结构的非贵金属掺杂的碳氮复合物可以成为中性锌-空气电池优异的阴极催化剂。 展开更多
关键词 锌-空气电池 氧还原反应 非贵金属电催化剂 碳纳米管
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A binder-free electrode for efficient H_(2)O_(2) formation and Fe2+ regeneration and its application to an electro-Fenton process for removing organics in iron-laden acid wastewater 被引量:1
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作者 Ziliang Wei Haolin Xu +3 位作者 Zhenchao Lei Xiaoyun Yi Chunhua Feng Zhi Dang 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2022年第2期920-925,共6页
The electro-Fenton process,with its capacity for in-situ H_(2)O_(2)formation and Fe^(2+)regeneration,is a strik-ing alternative to the traditional chemical-Fenton process.However,the frequent requirement of extra bind... The electro-Fenton process,with its capacity for in-situ H_(2)O_(2)formation and Fe^(2+)regeneration,is a strik-ing alternative to the traditional chemical-Fenton process.However,the frequent requirement of extra binders for electrode fabrication leads to low catalyst utilization,a complex fabrication process,and weak conductivity.Herein,a three-dimensional(3D)porous electrode was fabricated in-situ on a Ni foam(NF)substrate integrated with nitrogen-doped carbon nanotubes(N@C)derived from carbonization of zeolitic imidazolate framework-8(ZIF-8)without any binder.The resulting 900/N@C-NF cathode(synthesized at 900℃)was high in surface area,N content,and degree of graphitization,achieved high performance of H_(2)O_(2)production(2.58 mg L^(−1)h^(−1)H_(2)O_(2)/mg catalyst)at-0.7 V(vs.SCE),and enabled prompt regeneration of Fe^(2+).The electro-Fenton system equipped with the 900/N@C-NF cathode was effective in removing a diverse range of organic pollutants,including rhodamine B(Rh B),phenol,bisphenol A(BPA),nitroben-zene(NB),and Cu-ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA),and significantly attenuating the concentration of chemical oxygen demand(COD)in the real acid wastewater,exhibiting superior activity and stability.This binder-free and self-supporting electro-Fenton cathode was thus shown to be an attractive candidate for application to wastewater treatment,particularly those rich in organics,acids,and Fe^(3+)/Fe^(2+). 展开更多
关键词 Binder-free electrode oxygen reduction reaction N-doped carbon nanotubes Fe^(2+)regeneration Acid wastewater treatment
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羧基化碳纳米管载铂催化剂对微生物燃料电池阴极氧还原性能的影响 被引量:12
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作者 涂丽杏 朱能武 +2 位作者 吴平霄 李平 吴锦华 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1617-1622,共6页
阴极催化剂是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的关键要素.为了考察不同羧基化方法改性的碳纳米管(carbon nanotube,CNT)负载Pt的催化氧还原效率,分别在80℃和95℃条件下对CNT进行了羧基化,采用浸渍-沉淀法制备了Pt/CN... 阴极催化剂是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的关键要素.为了考察不同羧基化方法改性的碳纳米管(carbon nanotube,CNT)负载Pt的催化氧还原效率,分别在80℃和95℃条件下对CNT进行了羧基化,采用浸渍-沉淀法制备了Pt/CNT催化剂(Pt/CNT-80和Pt/CNT-95),并在空气阴极MFC体系中验证了其催化氧还原效果(MFC-80、MFC-95和MFC-C).结果表明,MFC-95和MFC-80的最大功率密度分别为568.8 mW.m-2和412.8 mW.m-2,内阻分别为204.7Ω和207.7Ω,开路电压分别为0.719 V和0.651 V.而对照MFC-C的最大功率密度仅为5.4 mW.m-2,内阻为826.2Ω.XPS和XRD分析结果显示,Pt/CNT-95催化氧还原效果优于Pt/CNT-80,原因可能是95℃羧基化过程在CNT表面引入了丰富的含氧基团. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 碳纳米管 羧基化 空气阴极 氧还原活性
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非水系锂空气电池碳基正极材料 被引量:2
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作者 黄路露 孙凯玲 +2 位作者 刘明瑞 李静 廖世军 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1406-1416,共11页
锂空气电池因其极高的理论能量密度和环境友好等优点,有望成为下一代车用动力电源体系。然而,目前锂空气电池尚存在许多的问题和挑战,就正极而言,空气电极活性低的问题已成为制约锂空气电池技术发展最为重要的问题,因此,开发高性能锂空... 锂空气电池因其极高的理论能量密度和环境友好等优点,有望成为下一代车用动力电源体系。然而,目前锂空气电池尚存在许多的问题和挑战,就正极而言,空气电极活性低的问题已成为制约锂空气电池技术发展最为重要的问题,因此,开发高性能锂空气电池正极催化剂一直以来都是该领域的重要研究课题。碳基催化剂(正极材料)是目前最具吸引力的锂空气电池正极材料之一,近年来得到了广泛的关注和研究。本文总结和介绍了近年来国内外在多孔碳基材料、石墨烯基材料、掺杂碳材料等碳材料作为锂空气电池正极材料方面的进展,包括本课题组在非水系锂空气电池正极材料方面的研究工作,并对碳基正极材料的发展及其在锂空气电池中的应用前景做了展望。 展开更多
关键词 锂空气电池 碳基催化剂 氧还原/氧析出反应 复合空气电极 电解液
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Ni-Co掺杂空心C-N管状复合物作为锌-空气电池阴极催化剂的性能研究(英文) 被引量:6
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作者 余亮 易清风 +1 位作者 杨孝昆 陈瑶 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2019年第9期1251-1264,共14页
氧还原反应(ORR)高活性电催化剂的研究对于可再生能源转化和储存技术具有重要意义.我们通过一种简单的热解途径利用乙酸镍和乙酸钴作为金属前体,双氰胺作为氮源,蔗糖作为碳源,将Ni-Co纳米颗粒封装在中空管状C-N复合物(ht-CN)中制备了新... 氧还原反应(ORR)高活性电催化剂的研究对于可再生能源转化和储存技术具有重要意义.我们通过一种简单的热解途径利用乙酸镍和乙酸钴作为金属前体,双氰胺作为氮源,蔗糖作为碳源,将Ni-Co纳米颗粒封装在中空管状C-N复合物(ht-CN)中制备了新型ORR电催化剂.其中, Ni/Co摩尔比为2:3的催化剂Ni2Co3@ht-CN在碱性和中性介质中均表现出与Pt/C接近的优异ORR电活性,以Ni2Co3@ht-CN为阴极的锌-空气电池无论在中性还是碱性中都表现出优异放电性能:在0.5 mol L-1KNO3溶液中的开路电压和最大功率密度分别为1.08 V和47 mW cm-2,而在6 mol L-1KOH溶液中分别为1.51 V和314 mW cm-2;无论是在中性还是碱性溶液中,Ni2Co3@ht-CN电池在不同电流密度下的恒流放电曲线都表现出比Pt/C电池更高的电压平台和稳定性.结果表明本文研究的催化剂是碱性和中性Zn-空气电池优异的阴极材料. 展开更多
关键词 锌-空气电池 阴极催化剂 放电性能 复合物 C-N CO掺杂 管状 氧还原反应
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MOFs衍生自催化生长Zn/Co-N-C碳纳米管用作锌空气电池高效氧还原催化剂 被引量:2
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作者 张静 陈野 +2 位作者 刘洋 刘旭坡 高书燕 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期653-662,共10页
开发高性价比、高性能碳基氧还原反应(ORR)电催化剂对于锌空气电池发展至关重要.本工作通过一锅合成法构建自催化生长碳纳米管(CNTs)交联的Zn/Co-N-C碳质多面体,该碳纳米管由氧化石墨烯纳米片连接的沸石咪唑框架(ZIF-8)衍生而来.该特殊... 开发高性价比、高性能碳基氧还原反应(ORR)电催化剂对于锌空气电池发展至关重要.本工作通过一锅合成法构建自催化生长碳纳米管(CNTs)交联的Zn/Co-N-C碳质多面体,该碳纳米管由氧化石墨烯纳米片连接的沸石咪唑框架(ZIF-8)衍生而来.该特殊氮掺杂三维碳基体可以调控活性中心暴露以及金属纳米粒子和碳纳米管的协同作用.该催化剂在0.1 mol L^(-1)KOH(E_(1/2)=0.83 V)和0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4)(E_(1/2)=0.73 V)中均表现出优良的ORR活性、循环稳定性和耐甲醇性,性能与Pt/C相当(0.1 mol L^(-1)KOH,E_(1/2)=0.80 V;0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4),E_(1/2)=0.75 V).由该催化剂组装的锌空气电池表现出高功率密度(90 mW cm^(-2))和优异的循环稳定性,优于Pt/C(82 mW cm^(-2)).本工作为原位合成高效碳纳米管ORR催化剂提供了有力指导,并为便携式锌空气电池器件研究提供了良好借鉴. 展开更多
关键词 金属纳米粒子 氧化石墨烯纳米片 锌空气电池 循环稳定性 催化生长 电催化剂 器件研究 氮掺杂
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