构筑富含阳离子缺陷的贫P-Ni_(2)P和富P-CoP_(3)异质结用于增强尿素/肼电催化氧化反应

废水中存在的肼和尿素会对环境造成严重污染。利用电化学氧化技术处理含肼和尿素的废水,既可以有效处理废水,实现氮循环,又能将肼和尿素作为新型燃料,有助于新能源的发展。然而,目前实现肼氧化(HzOR)和尿素氧化(UOR)的电化学技术仍存在挑战。因此,开发低成本、高效且稳定性好的电催化剂是实现这一技术的先决条件。在本文中,我们采用水热-碱刻蚀-磷化的三步方法,制备了一种富含阳离子缺陷的双金属磷化物Ni_(2)P/CoP_(3)催化剂(简称Ni_(2)P/CoP_(3)-Zn^(vac)),并将其应用于肼氧化和尿素氧化。该催化剂由贫磷的Ni_(2)P和富磷的CoP_(3)两种不同性质的磷化物组成。CoP_(3)中富集的磷含有大量的负电荷,有利于吸附带正电荷的中间物种;而Ni_(2)P中磷含量较少,金属含量高,具有良好的导电性,可以确保快速的反应动力学。通过物理表征和电化学测试,证实了Ni_(2)P/CoP_(3)的成功合成和其独特的电子结构。电子顺磁测试(EPR)证明了阳离子空位的存在,大量的阳离子空位缺陷有助于增加活性位点的数量,从而提升催化性能。因此,该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面表现出色。仅需-47 mV(HzOR)和1.311 V(UOR)的电位即可产生10 mA·cm^(-2)的电流密度。Tafel斜率分别为54.3 mV·dec^(-1)(HzOR)和37.24 mV·dec^(-1)(UOR)。Ni_(2)P/CoP_(3)-Zn^(vac)在HzOR和UOR方面的性能远优于单独的Ni_(2)P和CoP_(3),也优于未经碱刻蚀的镍钴磷化物。基于以上的测试结果,我们将Ni_(2)P/CoP_(3)-Zn^(vac)催化剂应用于直接肼燃料电池(DHzFC)和直接尿素-双氧水燃料电池(DUHPFC)的阳极,测试表明DHzFC和DUHPFC的最大功率密度分别为229.01和16.22mW·cm^(-2)。更为重要的是,DHzFC和DUHPFC能够稳定工作24 h,性能几乎不衰退。此外,Ni_(2)P/CoP_(3)-Zn^(vac)材料还可应用于自制的锌-肼燃料电池,并展示出良好的实际应用潜力。综上所述,本研究通过一系列方法制备了Ni_(2)P/CoP_(3)-Zn^(vac)催化剂,该催化剂在肼氧化和尿素氧化方面具有优异性能。这项工作为设计高效且稳定性好的肼氧化和尿素氧化电催化剂提供了新的思路。

Ni_(2)P@CoP_(3)核壳纳米球的制备、表征及其用于超级电容器性能

利用水热技术先后获得Ni纳米球和Ni@Co(OH)_(2)海胆状核壳纳米球前驱体,通过高温煅烧法获得NiO@CoO核壳纳米球,再以次磷酸钠为原料,通过高温磷化法最终获得Ni_(2)P@CoP_(3)核壳纳米球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高角度环形暗场像扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)对产物的形貌、结构和组成进行表征。采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)以及循环稳定性实验探索了电极材料的电化学性能。结果表明,Ni_(2)P@CoP_(3)核壳纳米球的直径约为400 nm,由六方系Ni_(2)P纳米核和立方相CoP3纳米壳构成。相比单纯的Ni_(2)P或CoP3纳米球,Ni_(2)P@CoP_(3)核壳纳米球发挥了复合结构的协同效应,更加有利于电解液的质子传递,促进了赝电容反应,表现出更高的比容量、稳定性和更长的循环寿命。

多孔Cr-TiO_2/P3HT异质结薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶-凝胶法,利用聚乙二醇2 000(PEG 2 000),成功制备了多孔Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)纳米薄膜,并实现了PEG 2 000含量对Cr-TiO2薄膜多孔结构及其光透射特性的有效调制。对基于该多孔Cr-TiO2纳米薄膜组装的Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的研究结果表明,随PEG 2 000含量的增加,Cr-TiO2薄膜微孔孔径及分布密度的增大有利于提高Cr-TiO2/P3HT异质结光伏器件的光电转换效率。讨论了PEG 2 000对Cr-TiO2薄膜结构及Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的调制机理。实验结果为无机-有机聚合物异质结光伏器件的研究提供了基础实验数据。

一步水热法制备MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)@NF析氧催化剂

采用一步水热法成功制备了MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)@NF异质结催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备电极的物相和微观形貌进行表征,表面粗糙的核壳MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)异质结均匀紧密地分布在镍网(NF)表面.在1 mol·L^(-1)的KOH电解液中,运用线性扫描伏安测试(LSV)、电化学交流阻抗(EIS)、计时电位和计时电流等方法对电极的电催化析氧(OER)性能进行了测试.结果表明,驱动10 mA·cm^(-2)电流密度,仅需134 mV过电势;其Tafel斜率为55.2 mV·dec^(-1);经过15 h计时电位测试,电流密度保持率高达93.5%.在300、400、500 mA·cm^(-2)电流密度连续测试45 h的结果耐久性表明,MoS_(2)/Ni_(3)S_(2)@NF具有较好的大电流密度工作耐久性.