中空结构Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)微球的无模板水热合成和气敏性

以硫酸铜、乙酸钴和氨为原料首次通过简单的无模板水热法可控合成了空心结构的Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)微球。通过粉末X射线衍射、能量色散X射线分析、选区电子衍射、高分辨率透射电子显微镜、扫描电子显微镜和BET测量来表征产物。研究结果表明,空心Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)微球由直径约20 nm的单晶纳米立方体组成。中空Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)微球的形成是基于固溶-固相过程中的Ostwald熟化作用。Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)微球是中孔的,包含3.3和5.9 nm两种孔径。所制备的Cu_(0.3)Co_(2.7)O_(4)传感器在190℃下对50×10^(−6) C_(2)H_(5)OH具有最佳的气体响应。

(Cu_(0.3)Co_(0.7))Co_(2)O_(4)纳米材料作为锌空气电池阴极催化剂的性能

以聚丙烯腈(PAN)为模板、Cu和Co为过渡金属源,利用同轴静电纺丝技术制备了(Cu_(0.3)Co_(0.7))Co_(2)O_(4)纳米复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及电化学工作站等分析手段对催化剂的形貌、晶体结构以及电化学性能进行分析。结果表明:制备的(Cu_(0.3)Co_(0.7))Co_(2)O_(4)催化剂具有优异的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)性能。(Cu_(0.3)Co_(0.7))Co_(2)O_(4)纳米材料的起始电位(E_(oneset))、半波电位(E_(1/2))和极限电流密度(J_(lim))分别为1.056 V、0.787 V和-4.19 mA·cm^(-2),其E_(1/2)和J_(lim)优于商业Pt/C(纯度20%)催化剂(E_(1/2)=0.782 V,J_(lim)=-4.02 mA·cm^(-2)),并且其过电位(1.601 V)与商业贵金属RuO_(2)相似。锌空气电池组装完成后,两节柔性锌空气电池可以成功点亮LED灯,组装的液态锌空气电池在长循环测试60 h后电压依然稳定。上述结果表明了(Cu_(0.3)Co_(0.7))Co_(2)O_(4)材料在锌空气电池实际应用中的巨大潜力。

Cu掺杂Ca_(3)Co_(4)O_(9+δ)中温固体氧化物燃料电池阴极材料

采用固相法制备了Ca_(3)Co_(4-x)Cu_(x)O_(9+δ)(x=0,0.1,0.3,0.5)阴极材料,研究了Cu离子掺杂对材料的物相组成、电极微观形貌、电化学性能、热膨胀系数、电导率及单电池输出性能的影响。结果表明:在900℃的煅烧合成温度下,未掺杂与Cu掺杂量为x=0.1的生成产物具有相同单一物相晶体结构(JCPDS 21-0139),Cu掺杂使晶胞参数略有增加。掺杂量为x=0.1的阴极膜层呈现出最疏松多孔状态,有利于氧气在阴极的扩散传输,相应的极化阻抗最小(700℃时极化阻抗为0.85Ω·cm^(2),为未掺杂的42.9%),可以高效地催化氧气在阴极处的还原反应,而且具有最高的电子电导率(相比未掺杂的提高了1.6倍),提升了阴极反应过程中的电荷转移效率。采用Ca_(3)Co_(3.9)Cu_(0.1)O_(9+δ)为阴极的单电池输出性能明显优于其他组分作为阴极时的性能(700℃时功率密度峰值约为79 mW·cm^(-2),为未掺杂的1.9倍)。因此,Cu掺杂的Ca_(3)Co_(4)O_(9+δ)具有作为中温固体氧化物燃料电池阴极材料的应用潜力。