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Recent progress of cobalt-based electrocatalysts for water splitting: Electron modulation, surface reconstitution, and applications
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作者 Zhijian Liang Di Shen +1 位作者 Lei Wang Honggang Fu 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2024年第4期2234-2269,共36页
Electrocatalytic water splitting is an essential and effective means to produce green hydrogen energy structures,so it is necessary to develop non-precious metal catalysts to replace precious metals.Cobalt-based catal... Electrocatalytic water splitting is an essential and effective means to produce green hydrogen energy structures,so it is necessary to develop non-precious metal catalysts to replace precious metals.Cobalt-based catalysts present effective alternatives due to the diverse valence states,adjustable electronic structures,and plentiful components.In this review,the catalytic mechanisms of hydrogen evolution reaction(HER)and oxygen evolution reaction(OER)for electrocatalytic water splitting are described.Then,the synthesis strategies of various cobalt-based catalysts are systematically summarized,followed by the relationships between the structure and performance clarified.Subsequently,the effects of d-band center and spin regulation for cobalt-based catalysts are also discussed.Furthermore,the dynamic electronic and structural devolution of cobalt-based catalysts are elucidated by combining a series of in-situ characterizations.Finally,we highlight the challenges and future developed directions of cobalt-based catalysts for electrocatalytic water splitting. 展开更多
关键词 cobalt-based electrocatalysts water splitting electron modulation surface reconfiguration
原文传递
等离子体处理的V掺杂镍铁基电催化剂用于高效析氢
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作者 靳葆杰 王婧 +1 位作者 朱小宁 黄林泉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期305-309,共5页
该文采用一步水热法在泡沫镍表面原位生长V掺杂的镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH),结合H_(2)等离子体还原法,构建Ni纳米粒子锚定在大量氧空位和镍空位上的异质结构,增加活性位点数量,提升NiFe LDH的HER活性。结果表明,在1 mol/L的KOH电解... 该文采用一步水热法在泡沫镍表面原位生长V掺杂的镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH),结合H_(2)等离子体还原法,构建Ni纳米粒子锚定在大量氧空位和镍空位上的异质结构,增加活性位点数量,提升NiFe LDH的HER活性。结果表明,在1 mol/L的KOH电解液中电流密度为10 mA/cm^(2)下催化剂的过电势仅为37.5 mV,Tafel斜率为49 mV/dec,经过100 h的恒电流测试其析氢活性无明显衰减。此外,全解水测试中其同样具有良好的析氢活性和稳定性,10 mA/cm^(2)电流密度下全解水电压仅为1.57 V,经过1000 h的恒电流测试其析氢活性无明显下降。 展开更多
关键词 等离子体 镍铁氢氧化物 电催化剂 析氢反应 异质结
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Annealing temperature dependent catalytic water oxidation activity of iron oxyhydroxide thin films 被引量:4
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作者 P.T.Babar B.S.Pawar +5 位作者 A.C.Lokhande M.G.Gang J.S.Jang M.P.Suryawanshi S.M.Pawar Jin Hyeok Kim 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期757-761,共5页
Nanostructured iron oxyhydroxide(Fe OOH) thin films have been synthesized using an electrodeposition method on a nickel foam(NF) substrate and effect of air annealing temperature on the catalytic performance is st... Nanostructured iron oxyhydroxide(Fe OOH) thin films have been synthesized using an electrodeposition method on a nickel foam(NF) substrate and effect of air annealing temperature on the catalytic performance is studied. The as-deposited and annealed thin films were characterized by X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), field emission scanning electron microscopy(FE-SEM) and linear sweep voltammetry(LSV) to determine their structural, morphological, compositional and electrochemical properties, respectively. The as-deposited nanostructured amorphous Fe OOH thin film is converted into a polycrystalline Fe;O;with hematite crystal structure at a high temperature. The Fe OOH thin film acts as an efficient electrocatalyst for the oxygen evolution reaction(OER) in an alkaline 1 M KOH electrolyte. The film annealed at 200 °C shows high catalytic activity with an onset overpotential of 240 m V with a smaller Tafel slope of 48 m V/dec. Additionally, it needs an overpotential of 290 mV to the drive the current density of 10 m A/cm;and shows good stability in the 1 M KOH electrolyte solution. 展开更多
关键词 iron oxyhydroxide/oxide electrocatalyst Electrodeposition method Water splitting Linear sweep voltammetry (LSV) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
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Recent progress on bimetallic NiCo and CoFe based electrocatalysts for alkaline oxygen evolution reaction: A review 被引量:3
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作者 Gebrehiwet Abrham Gebreslase Maria Victoria Martínez-Huerta Maria Jesus Lázaro 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期101-137,共37页
The deployment of hydrogen as an energy carrier is found to be a vital alternative fuel for the future. It is expected that water electrolysis, powered by renewable energy sources, be able to scale-up hydrogen product... The deployment of hydrogen as an energy carrier is found to be a vital alternative fuel for the future. It is expected that water electrolysis, powered by renewable energy sources, be able to scale-up hydrogen production. However, the reaction kinetic of oxygen evolution reaction(OER) is a sluggish process, which predominantly limits the efficiency of water electrolysis. This review recapitulates the recent progress and efforts made in the design and development of two selected earth-abundant bimetallic electrocatalysts(Ni Co and Co Fe) for alkaline OER. Each bimetal electrocatalyst is thoroughly outlined and discussed in five sub-sections, including bimetal(oxy) hydroxides, Layered double hydroxides(LDHs) structures,oxides, composites, alloy and nanostructured electrocatalysts, and assembled with heteroatoms.Furthermore, a brief introduction to an in situ/operando characterization techniques and advantages for monitoring the structure of the electrocatalysts is provided. Finally, a summary outlining the challenges and conceivable approaches to advance OER performance is highlighted and discussed. 展开更多
关键词 Water electrolysis Oxygen evolution reaction Bimetallic electrocatalyst Nickel Cobalt and iron
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Highly efficient electrocatalysts derived from carbon black supported non-precious metal macrocycle catalysts for oxygen reduction reaction 被引量:1
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作者 Lijie Hou Jianing Guo Zhonghua Xiang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期73-78,共6页
For the sake of accelerating the commercial application of fuel cells, non-noble metal catalysts with high activity and high stability have been widely developed to replace platinum-based catalysts. Here, we report a ... For the sake of accelerating the commercial application of fuel cells, non-noble metal catalysts with high activity and high stability have been widely developed to replace platinum-based catalysts. Here, we report a simple but cost-effective synthetic strategy using iron tetra-amino phthalocyanine(FePC-NH_2)and modified carbon black(HCB) to obtain a novel oxygen reduction electrocatalyst(named as FePCNH_2/HCB-800) with Fe_2O_3 wrapped in nitrogen-doped carbon(N-carbon) as active site. The HCB as template can effectively promotes the formation of Fe_2O_3 active site in the catalysts. Compared to commercial Pt/C catalyst, the Fe PC-NH_2/HCB-800 catalyst exhibits high electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction(ORR) with onset potential of 0.98 V and half-wave potential with 0.84 V vs. reversible hydrogen electrode(RHE). Meanwhile, the catalyst also shows excellent circulation stability. We believe that this work provides a platform for ORR and is conducive to the commercialization of fuel cells and metal-air batteries. 展开更多
关键词 Oxygen reduction reaction iron tetra-amino PHTHALOCYANINE Fuel cell electrocatalyst
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Metal-organic framework-derived carbon nanotubes with multi-active Fe-N/Fe sites as a bifunctional electrocatalyst for zinc-air battery 被引量:1
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作者 Chao Yang Shanshan Shang +2 位作者 Qinfen Gu Jin Shang Xiao-yan Li 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期306-313,I0009,共9页
Sustainable metal-air batteries demand high-efficiency,environmentally-friendly,and non-precious metal-based electrocatalysts with bifunctionality for both the oxygen reduction reaction(ORR)and oxygen evolution reacti... Sustainable metal-air batteries demand high-efficiency,environmentally-friendly,and non-precious metal-based electrocatalysts with bifunctionality for both the oxygen reduction reaction(ORR)and oxygen evolution reaction(OER).In this research,novel functional carbon nanotubes with multi-active sites including well-dispersed single-atom iron throughout the walls and encapsulated ultrafine iron nanoparticles were synthesized as an electrocatalyst(FeNP@Fe-N-C)through one-step pyrolysis of metal-organic frameworks.High-resolution synchrotron powder X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy were applied to characterize the unique structure of the electrocatalyst.In comparison to the commercial Pt/C and Ru O_(2)electrodes,the newly prepared FeNP@Fe-N-C presented a superb bifunctional performance with its narrow potential difference(Egap)of 0.73 V,which is ascribed to the metallic Fe nanoparticles that boosts the adsorption and activation of oxygen on the active sites with an enhanced O_(2)adsorption capacity of 7.88 cm^(3)g^(-1)and synergistically functionalizes the iron atoms dispersed on the nanotubes.A rechargeable zinc-air battery based on FeNP@Fe-N-C exhibited a superior open-circuit voltage(1.45 V),power density(106.5 m W cm^(-2)),and stable cycling performance.The green technique developed in this work for the fabrication of functional nanotubes raises the prospect of making more efficient electrocatalysts for sustainable energy cells. 展开更多
关键词 Bifunctional electrocatalyst Oxygen reduction reaction Oxygen evolution reaction Single-atom iron Encapsulated iron nanoparticles
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单原子铁在硫化钼上的组装及电催化析氢 被引量:1
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作者 秦超 张鑫 +2 位作者 周奕伦 孟则达 刘守清 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第11期1-5,共5页
贵金属Pt具有最高的析氢活性,但其高昂的价格限制了大面积推广应用。因此,研究开发高活性、低成本的析氢电催化材料,对发展氢能产业具有重要意义。利用二步水热反应法成功制备单原子铁⁃硫化钼(Fe⁃MoS_(2))电催化材料,并采用X⁃射线粉末衍... 贵金属Pt具有最高的析氢活性,但其高昂的价格限制了大面积推广应用。因此,研究开发高活性、低成本的析氢电催化材料,对发展氢能产业具有重要意义。利用二步水热反应法成功制备单原子铁⁃硫化钼(Fe⁃MoS_(2))电催化材料,并采用X⁃射线粉末衍射(XRD)、高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF⁃STEM)成像技术、能量色散X射线光谱(EDX)、电子能谱测定(XPS)对Fe⁃MoS_(2)进行了表征。XRD结果表明,所制备Fe⁃MoS_(2)样品的粉末衍射曲线与晶态2H⁃MoS_(2)的标准卡(JCPDS 37⁃1492)相一致,表明Fe⁃MoS_(2)与2H⁃MoS_(2)具有相同的晶型结构;球差电镜分析表明,铁单原子均匀分布于MoS_(2)表面;EDX与XPS分析进一步表明铁单原子存在于MoS_(2)结构中。采用线性扫描伏安(LSV)法研究了Fe⁃MoS_(2)的析氢性能。结果表明,最佳条件下制备的Fe⁃MoS_(2),其析氢过电位在电流密度为10 mA/cm2时仅为101 mV,而纯MoS_(2)在相同条件下的析氢过电位为462 mV,其过电位降低了361 mV;纯MoS_(2)的塔菲尔斜率为433 mV/dec,而单原子Fe⁃MoS_(2)的塔菲尔斜率仅为64 mV/dec。以乙二胺四乙酸(EDTA)和F⁃离子为探针分子,测试析氢电催化活性位点。结果表明,在KOH溶液中加入强配位能力的EDTA,其析氢过电位迅速升高,显示铁单原子是析氢电催化剂。机理研究表明,Fe⁃MoS_(2)的析氢机理为Volmer⁃Heyrovsky机理。 展开更多
关键词 铁单原子 硫化钼 组装 电催化剂 析氢
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用于电解水制氢的镍铁层状双氢氧化物改性研究进展 被引量:2
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作者 魏源 郑路凡 +1 位作者 顾方伟 杜泽学 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1434-1441,共8页
镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有独特的化学组成和结构特性,因其价格低廉,比表面积大、层状结构可控,而且表现出较为突出的催化析氧活性,被认为是有开发潜质的非贵金属析氧催化剂。但NiFe-LDH存在电导率低、表面活性位点不足等问题,... 镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有独特的化学组成和结构特性,因其价格低廉,比表面积大、层状结构可控,而且表现出较为突出的催化析氧活性,被认为是有开发潜质的非贵金属析氧催化剂。但NiFe-LDH存在电导率低、表面活性位点不足等问题,限制了电子转移效率,影响了析氧反应的进行,目前还无法满足电解水制氢的实用性要求。因此,对NiFe-LDH在合成方法改进和本征活性改进2个方面进行综述,为深入探索NiFe-LDH的合成及应用提供思路,并对NiFe-LDH在电解水析氧反应中的应用发展进行展望。 展开更多
关键词 镍铁层状双氢氧化物 电解水 析氧反应 电催化剂 碳基材料 片层剥离
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铁氮改性纳米金刚石的制备及其电化学性能研究
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作者 徐子涵 王娟 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期157-162,共6页
利用爆轰纳米金刚石(ND)导热性极强的特点,将尺寸较小的反应物前驱体分布在ND表面后产生需要的金属盐再进行氮掺杂,成功制备出高效氧还原反应催化剂Fe-NND并应用于锌-空电池。结果表明,其ORR反应过程电子转移数为3.91,起始电位为0.9036... 利用爆轰纳米金刚石(ND)导热性极强的特点,将尺寸较小的反应物前驱体分布在ND表面后产生需要的金属盐再进行氮掺杂,成功制备出高效氧还原反应催化剂Fe-NND并应用于锌-空电池。结果表明,其ORR反应过程电子转移数为3.91,起始电位为0.9036 V,电流密度高达5.225 mA/cm^(2),且经过6000圈CV循环其半波电位仅下降26 mV。在锌-空电池上的峰值功率密度为91.81 mW/cm^(2),比容量高达847 mA·h/g。 展开更多
关键词 爆轰纳米金刚石 电催化剂 氧还原反应 铁氮掺杂 锌-空电池
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基于金属-有机框架的M-N/C类催化剂在氧还原反应中的应用
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作者 郑郅勋 林立光 王二静 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期33-40,共8页
燃料电池阴极发生氧还原反应(ORR)的动力学过程缓慢,通常需要Pt/C作为催化剂降低反应过电位。然而Pt作为一种贵金属,其使用将极大增加燃料电池的生产成本,因此开发非贵金属催化剂来替代Pt/C催化剂具有重要意义。金属有机框架材料(MOFs)... 燃料电池阴极发生氧还原反应(ORR)的动力学过程缓慢,通常需要Pt/C作为催化剂降低反应过电位。然而Pt作为一种贵金属,其使用将极大增加燃料电池的生产成本,因此开发非贵金属催化剂来替代Pt/C催化剂具有重要意义。金属有机框架材料(MOFs)因其具有高比表面积、有序多孔结构、拓扑结构可调等特点作为前驱体被广泛应用于M-N/C类催化剂的合成。M-N/C类催化剂继承了MOFs的结构特征,且具有丰富的活性位点,提高催化活性和分级结构以促进传质过程,因此表现出良好的ORR催化性能。从单金属/氮/碳和多金属/氮/碳组成角度出发,对近几年来关于M-N/C类催化剂的结构设计思路和合成策略进行了总结,阐述了其在ORR中的催化性能,展望了其未来发展前景。 展开更多
关键词 M-N/C类催化剂 氧还原反应 非贵金属催化剂 铁基电催化剂 燃料电池
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无掺杂石墨碳封装Fe_(3)C纳米颗粒的制备及其氧还原性能
11
作者 于鑫浩 武军 +5 位作者 于巾媛 王德强 何佳艺 胡静 谷俐 曹雪波 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期35-48,共14页
近年来,含氮金属碳化物氧还原反应(ORR)催化剂被广泛报道,但受到Fe_(x)N、N_(x)C和Fe纳米颗粒等多种反应活性位点的干扰,Fe_(3)C在催化过程中的具体作用尚不清楚。本文以Fe_(2)O_(3)纳米微球和细菌纤维素(BC)为原料,经热解得到了一种Fe_... 近年来,含氮金属碳化物氧还原反应(ORR)催化剂被广泛报道,但受到Fe_(x)N、N_(x)C和Fe纳米颗粒等多种反应活性位点的干扰,Fe_(3)C在催化过程中的具体作用尚不清楚。本文以Fe_(2)O_(3)纳米微球和细菌纤维素(BC)为原料,经热解得到了一种Fe_(3)C/C核壳催化剂。虽然被封装的无氮Fe_(3)C颗粒不接触电解液,但BC碳化后形成石墨层的ORR催化活性得到大幅提升。石墨层保护了内部碳化物,使其在酸性和碱性电解液中均表现出良好的催化活性和稳定性。该催化剂可作为理解此类无杂元素封装型催化剂ORR活性位点的模型系统。本文提出的碳化物催化剂及其作用机理为ORR催化剂的开发提供了新的思路。 展开更多
关键词 碳化铁 非贵金属电极催化剂 纳米结构 细菌纤维素 氧还原反应
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铁基纳米粒子氧还原电催化剂的研究进展
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作者 邓方健 王明笛 《化工科技》 CAS 2023年第5期68-73,共6页
氧还原反应是锌-空气电池等能源转换器件的阴极核心反应,但受限于阴极氧还原反应迟缓的动力学过程,制约了电池的整体效率。Pt/C、RuO_(2)等贵金属材料是氧还原反应中普遍使用的电催化剂,由于存在成本因素、稀缺性及耐久性不佳等问题,为... 氧还原反应是锌-空气电池等能源转换器件的阴极核心反应,但受限于阴极氧还原反应迟缓的动力学过程,制约了电池的整体效率。Pt/C、RuO_(2)等贵金属材料是氧还原反应中普遍使用的电催化剂,由于存在成本因素、稀缺性及耐久性不佳等问题,为此寻求成本低廉、高活性、高稳定性的非贵金属基催化剂成为了当前最重要的研究目标。主要阐述了氧还原反应机理、杂原子掺杂铁基纳米粒子催化剂的研究现状,并在此基础上提出了尚待解决的问题和发展方向。 展开更多
关键词 铁基 纳米粒子 电催化剂 氧还原反应
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Fe_(2)N纳米颗粒的制备及其电催化性能的研究
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作者 李绒 李浩 +3 位作者 郭玉影 付雅 林波 王楠楠 《广州化工》 CAS 2023年第23期23-27,共5页
以尿素、FeCl_(3)和NaCl混合物为原材料,无水乙醇作为溶剂,经过干燥后采用一锅合成法制备了高性能的氧气还原反应(ORR)催化剂Fe_(2)N@g-C_(3)N_(4)。通过TEM测试,Fe_(2)N纳米颗粒被封装在g-C_(3)N_(4)纳米管中,这种结构保护了活性颗粒,... 以尿素、FeCl_(3)和NaCl混合物为原材料,无水乙醇作为溶剂,经过干燥后采用一锅合成法制备了高性能的氧气还原反应(ORR)催化剂Fe_(2)N@g-C_(3)N_(4)。通过TEM测试,Fe_(2)N纳米颗粒被封装在g-C_(3)N_(4)纳米管中,这种结构保护了活性颗粒,提升了材料的稳定性。通过计时电流法测试,电化学活性在60000 s模拟反应后仅衰减3%。ORR动力学分析表明,催化剂在高电位下的Tafel斜率为80 mV·dec^(-1),在低电位下为125 mV·dec^(-1),与市售参考催化剂的数值非常接近,表明它们的反应机理相似。 展开更多
关键词 氧还原反应 氮化铁 电催化剂 纳米管 g-C_(3)N_(4)
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Cobalt-based oxygen electrocatalysts for zinc-air batteries:Recent progress,challenges,and perspectives
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作者 Dongfang Chen Lyuming Pan +3 位作者 Pucheng Pei Xin Song Peng Ren Lu Zhang 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2022年第6期5038-5063,共26页
With the rapid economic growth and the deepening awareness of sustainable development,the demand for green and efficient energy storage equipment increases.As a promising energy storage and conversion device,zinc-air ... With the rapid economic growth and the deepening awareness of sustainable development,the demand for green and efficient energy storage equipment increases.As a promising energy storage and conversion device,zinc-air batteries(ZABs)have the advantages of high theoretical specific energy density,low cost,and environmental friendliness.Nevertheless,the efficiency of ZABs is closely related to the electrocatalytic capacity of the air electrode due to its sluggish kinetics for oxygen reduction and evolution reaction(ORR/OER).Therefore,it is necessary to develop efficient catalysts to promote the reaction rate.Recently,cobalt-based materials have become a research hotspot for oxygen electrocatalysts owing to their rich natural content,high catalytic activity,and stability.In this review,the mechanisms of the OER/ORR reaction process,the catalyst's performance characterization,and the various combination methods with the current collector are systematically introduced and analyzed.Further,a broad overview of cobalt-based materials used as electrocatalysts for ZABs is presented,including cobalt-based perovskite,cobalt-nitrogen-carbon(Co-N-C)materials,cobalt oxides,cobalt-containing composite oxides,and cobalt sulfides/phosphides.Finally,various strategies for developing efficient electrocatalysts for ZABs are summarized,highlighting the challenges and future perspectives in designing novel catalysts. 展开更多
关键词 zinc-air batteries cobalt-based oxygen electrocatalysts catalytic activity cycle stability electrocatalyst development strategies
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电沉积法制备铁基析氧电催化剂的研究与进展 被引量:1
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作者 刘佳 葛性波 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1603-1607,共5页
析氧反应作为水分解反应的一个半反应,由于其在反应过程中需转移更多电子,因此研究性能优异的析氧催化剂意义重大。铁因其储量丰富,毒性小,优异的氧化还原性质而逐渐受到关注,从而铁基催化剂用于电催化析氧反应的研究逐步深入。电沉积法... 析氧反应作为水分解反应的一个半反应,由于其在反应过程中需转移更多电子,因此研究性能优异的析氧催化剂意义重大。铁因其储量丰富,毒性小,优异的氧化还原性质而逐渐受到关注,从而铁基催化剂用于电催化析氧反应的研究逐步深入。电沉积法,因其制备简单、重现性好等优势,而作为制备铁基催化剂一大基本方法,因此分析总结电沉积方法对制备析氧催化剂起到一定的参考作用。电沉积法主要分为两类:阳极电沉积法和阴极电沉积法。通过展现这两种方法制得的铁基催化剂的析氧性能的差异,为新型提升性能的催化剂的合理开发提供进一步的依据。 展开更多
关键词 铁基电催化剂 析氧反应 电沉积法 催化性能
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镍铁双金属系列电催化材料的研究进展 被引量:3
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作者 王雅 方志强 +2 位作者 史晓雨 楚意月 郝召民 《化学研究》 CAS 2018年第6期638-641,共4页
氢能源由于其成本低、可再生、绿色环保等优点,成为世界上公认的清洁能源之一.电解水则是目前最有潜力的提供氢燃料的方案之一,镍铁双金属电催化剂由于其来源丰富、成本低、清洁无污染且有较强的催化性能,得到了人们的广泛关注.本文主... 氢能源由于其成本低、可再生、绿色环保等优点,成为世界上公认的清洁能源之一.电解水则是目前最有潜力的提供氢燃料的方案之一,镍铁双金属电催化剂由于其来源丰富、成本低、清洁无污染且有较强的催化性能,得到了人们的广泛关注.本文主要综述了近些年来双金属镍铁氧化物和镍铁合金方面的发展与研究,对他们的合成方法,性能及其稳定性进行了深入探讨. 展开更多
关键词 电化学 双金属镍铁电催化剂 析氢反应 析氧反应
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铁镍磷化物电极材料的制备及电催化析氢性能 被引量:3
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作者 邹义成 李生娟 《有色金属材料与工程》 CAS 2019年第4期42-47,共6页
为了解决电解水析氢过程中所用贵金属材料的高昂成本问题,采用水热-低温磷化法制备了一种低廉、环保、高效的析氢催化剂FexNi1-x-P。与传统制备方法比较,该方法在水热合成前驱体过程中,利用镍盐和铁盐与无水乙醇发生氧化还原反应,生成的... 为了解决电解水析氢过程中所用贵金属材料的高昂成本问题,采用水热-低温磷化法制备了一种低廉、环保、高效的析氢催化剂FexNi1-x-P。与传统制备方法比较,该方法在水热合成前驱体过程中,利用镍盐和铁盐与无水乙醇发生氧化还原反应,生成的OH^-可以沉淀金属离子,随后前驱体与NaH2PO2低温磷化制得FexNi1-x-P。通过研究发现,Fe0.5Ni0.5-P电极材料表现出优异的催化活性。在1.0mol·L^-1KOH溶液中,电流密度为10mA·cm^-2时,电极Fe0.5Ni0.5-P需要的过电位仅为113mV,1000圈循环伏安测试后,极化曲线无明显衰减。提供了一种制备FexNi1-x-P的简便方法,为开发清洁能源系统的环境友好型催化剂提供了新思路。 展开更多
关键词 水热-低温磷化法 铁镍磷化物 析氢反应 电催化剂
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Engineering morphologies of cobalt oxide/phosphate-carbon nanohybrids for high-efficiency electrochemical water oxidation and reduction 被引量:2
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作者 Shan-Shan Xu Xian-Wei Lv +2 位作者 Yan-Mei Zhao Tie-Zhen Ren Zhong-Yong Yuan 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第1期139-146,I0005,共9页
Active non-noble metal catalysts plays a decisive role for water electrolysis,however,the rational design and development of cost-efficient electrocatalysts with Pt/IrO2-like activity is still a challenging task.Herei... Active non-noble metal catalysts plays a decisive role for water electrolysis,however,the rational design and development of cost-efficient electrocatalysts with Pt/IrO2-like activity is still a challenging task.Herein,a facile one-step electrodeposition route in deep eutectic solvents(DESs) is developed for morphology-controllable synthesis of cobalt oxide/phosphate-carbon nano hybrids on nickel foam(CoPO@C/NF).A series of CoPO@C/NF nanostructures including cubes,octahedrons,microspheres and nanoflowers are synthesized,which show promising electrocatalytic properties toward oxygen and hydrogen evolution reactions(OER/HER).Such surface self-organized microstructure with accessible active sites make a significant contribution to the enhanced electrochemical activity,and hybridizing cobalt oxide with cobalt pyrophosphates and carbon can result in enhanced OER performance through synergistic catalysis.Among all nanostructures,the obtained microspherical CoPO@C/NF-3 catalyst exhibits excellent catalytic activities for OER and HER in 1.0 M KOH,affording an anodic current density of 10 mA cm^(-2) at overpotentials of 293 mV for OER and 93 mV for HER,with good long-time stability.This work offers a practical route for engineering the high-performance electrocatalysts towards efficient energy conversion and storage devices. 展开更多
关键词 cobalt-based electrocatalysts Oxygen evolution reaction Hydrogen evolution reaction Deep eutectic solvents ELECTRODEPOSITION
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炭负载铁系元素催化剂在氧还原反应中的应用研究进展 被引量:2
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作者 李平 王焕磊 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期665-682,共18页
金属-空气电池作为新兴的能源装置受到了人们的关注。氧还原反应(ORR)是金属-空气电池的关键电化学过程。由于氧还原反应缓慢的动力学速率和铂基ORR催化剂高昂的价格严重阻碍了金属-空气电池的规模化应用。铁系元素不但地球储量丰富而... 金属-空气电池作为新兴的能源装置受到了人们的关注。氧还原反应(ORR)是金属-空气电池的关键电化学过程。由于氧还原反应缓慢的动力学速率和铂基ORR催化剂高昂的价格严重阻碍了金属-空气电池的规模化应用。铁系元素不但地球储量丰富而且具有多样的杂化轨道,将铁系元素引入到炭骨架中可以实现与铂相近的催化性能,非常有希望取代铂基催化剂成为商用ORR催化剂。本文根据活性位点的分类,对铁系元素基炭催化剂在ORR中的应用进行了综述,并系统总结了各中活性位点在ORR过程中的作用机理。本文在系统论述炭负载铁系元素催化剂结构和性能间构效关系的基础上,充分认识铁系元素在ORR中的作用,为今后设计具有高效ORR催化性能的廉价催化剂提供技术支撑和理论指导。 展开更多
关键词 铁系元素 炭基催化剂 杂原子掺杂 氧还原反应 结构调控
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碳化铁/氮掺杂碳纳米粒子的制备及其电化学析氢性能
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作者 杨森 王兵 +2 位作者 熊鹰 陈卓 王国欣 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期6027-6033,共7页
发展环境友好和成本低廉的析氢催化剂对于可再生能源技术具有重要意义。采用二茂铁和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,通过简单的水热法结合尿素辅助下的高温热解合成碳化铁/氮掺杂碳(Fe3C/N-C)的复合纳米粒子。重点比较了不同热解温度对所... 发展环境友好和成本低廉的析氢催化剂对于可再生能源技术具有重要意义。采用二茂铁和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,通过简单的水热法结合尿素辅助下的高温热解合成碳化铁/氮掺杂碳(Fe3C/N-C)的复合纳米粒子。重点比较了不同热解温度对所制备的复合纳米粒子的成分、微观结构以及电催化析氢性能的影响。结果表明,在800℃热解温度下获得的Fe3C/N-C在碱性电解液中具有最好的催化活性,其过电位为211 mV(电流密度为10 mA/cm2),塔菲尔斜率仅137 mV/dec,优于其他热解温度下获得的样品,且该样品连续工作10 h后催化活性未见明显衰减,展现了良好的耐久性。该工作将为过渡金属碳化物和氮掺杂碳的复合结构调控提供新思路,同时为发展高效廉价的非贵金属电催化剂提供技术支撑。 展开更多
关键词 电催化 碳化铁 氮掺杂碳 析氢 过电位
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