活性金属Ni d电荷密度对Ni_(2)P/Al_(2)O_(3)催化剂菲加氢性能的影响

高温煤焦油中菲含量高,将菲深度加氢饱和得到全氢菲,可提升菲利用率,且全氢菲密度大,热值高,可作为喷气燃料理想组分。然而,在菲加氢反应过程中菲与中间加氢产物的竞争吸附不利于菲在催化剂上吸附活化,且对称八氢菲进一步加氢是菲加氢饱和过程的速控步骤,其吸附活化困难不易解决,催化剂活性难以满足加氢需求。根据稠环芳烃与过渡金属间π络合吸附机理,在反应物吸附活化过程中,稠环芳烃分子和活性金属分别充当电子供体和电子受体,故Ni基催化剂中活性金属Ni处于缺电子状态时利于生成全氢菲,但关于Ni缺电子量及其电子结构如何影响催化剂菲、对称八氢菲加氢性能的原因需进一步探究。此外,基于负载型Ni_(2)P催化剂稳定性高、耐硫、耐氮性强等优势,采用次磷酸盐歧化法通过调变P/Ni物质的量比制备具有不同Ni d电荷密度的Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂,考察Ni d电荷密度对菲、对称八氢菲吸附和反应性能的影响规律。结果表明,在320℃、5 MPa、空速1 309 h-1反应条件下,Ni-2.5P/Al_(2)O_(3)催化剂转换频率fTO最高(44.64×10^(-3)s^(-1))。通过吸附活化熵描述菲、对称八氢菲与催化剂表面间相互作用强度,发现菲、对称八氢菲在不同Ni-xP/Al_(2)O_(3)催化剂表面吸附强度不同。通过定量计算Ni d电荷密度,明确了Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂用于菲加氢反应时适宜Ni d电荷密度约-0.24 e,对称八氢菲加氢反应适宜的Ni d电荷密度约-0.05 e。

介孔片层Ni_(2)FeS_(4)纳米结构修饰电极对尿酸的电催化研究

以硝酸镍、硝酸铁为金属源,硫代乙酰胺为硫源,以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为导向剂,与致孔剂的在不同金属比下用软模板法合成了介孔Ni_(2)FeS_(4)纳米片,在玻碳电极(GCE)上成膜构成尿酸传感器,通过循环伏安法(CV)、电流时间法(I-t)和差分脉冲伏安法(DPV)检测了修饰电极对尿酸的电催化性能,并将其应用于血清中的尿酸检测。探究了Ni_(2)FeS_(4)支持电解液的pH值及扫描速率的与峰电流的关系,研究结果表明,在最优条件下合成并修饰的电极对尿酸有较高的电化学活性、良好的选择性、稳定性和重现性,其线性范围和检出限分别为3~300和0.55μmol/L,用此方法对血清中的目标物进行测定,回收率为95.2%~103.8%。

磷化调控构筑分层结构的Ni_(2)P催化剂用于高效电氧化尿素

尿素电解对于发展可持续、清洁的能源转化技术,以应对全球能源短缺和环境问题的挑战具有重要意义。因此,设计有效的尿素氧化电催化剂,深入了解中心金属离子的电子环境,对实现高性能的尿素基能量转换技术具有重要意义。在本文中,我们成功合成了分层结构的Ni_(2)P纳米片@纳米棒,简称P-Ni_(2)P HNNs,作为能够提高尿素氧化反应效率的高效电催化剂。这一催化剂的设计采用了水解共沉淀-氧化工艺和磷取代法。X射线吸收精细结构谱分析表明,P-Ni_(2)P HNNs具有较高的尿素氧化电化学活性,其中Ni^(n+)金属的电子结构能够增强Ni—O—O键的耦合,从而提高了尿素氧化反应的动力学性能。由于Ni^(n+)金属活性中心以及结构的巧妙设计,P-Ni_(2)P HNNs表现出卓越的尿素氧化反应活性和稳定性。在10 mA·cm^(-2)时,其过电位低至132 mV,Tafel斜率为33.7 mV·dec^(-1),同时在10 mA·cm^(-2)时的稳定性可达6 h。此外,采用P-Ni_(2)P HNNs-2/NF作为阳极组装成尿素电解电池。该装置在10 mA·cm^(-2)时获得1.411 V的低电位,在1.595 V时可达100 mA·cm^(-2)的高电流密度。本研究提供了一种有效可行的方法,用于设计高效的镍基磷化催化剂,有望推动磷化物在各种能源相关应用方面的进一步研究。

Ni_(2)P/COF异质结在可见光驱动下高效光催化析氢的研究

实现有效光催化太阳能转换的关键是高效的载流子分离。尽管某些共价有机框架(COFs)具有可见光吸收,但载流子复合速率过快,严重限制了光催化效率。采用简单的水热和磷化法构建了负载Ni_(2)P的共价有机框架(COFs)光催化体系,Ni_(2)P/TpPa-2-COF复合材料显著提高了光催化性能,产氢速率达到2.91 mmol·g^(-1)·h^(-1),是单独COF的11倍。该结构是新型的Ni_(2)P异质结,用于高效的人工太阳能转换。

Ni_(2)P催化剂电子结构对4,6-DMDBT加氢脱硫活性和选择性的影响

采用XRD、TEM、XPS以及CO红外吸附等手段,系统研究了Fe、Co和Mo对Ni_(2)P电子结构的影响及其对4,6-DMDBT加氢脱硫(HDS)性能的影响。表征结果表明,3种掺杂金属可较好地调整Ni_(2)P位点的电子状态,影响含硫有机化合物在Ni_(2)P位点上的吸附能。HDS性能评价结果发现,HDS本征活性与Ni_(2)P位点的电子结构之间存在火山型关系,使得具有中等电子密度的Co-Ni_(2)P/SiO_(2)因适中的吸附能呈现出最佳的HDS活性。此外,Ni_(2)P的电子缺陷显著促进直接脱硫(DDS)选择性。与Ni_(2)P/SiO_(2)相比,Mo-Ni_(2)P/SiO_(2)中Ni_(2)P具有更多的电子缺陷,展现出更高的DDS选择性,而Fe-Ni_(2)P/SiO_(2)和Co-Ni_(2)P/SiO_(2)中Ni_(2)P因具有更高的电子密度,其DDS选择性更低。

非贵金属Ni_2P助催化剂修饰KCa_2Nb_3O_(10)超薄纳米片的光解水产氢性能研究

开发高效非贵金属助催化剂是光解水产氢领域研究的重点。首次将Ni_2P纳米颗粒作为高效助催化剂经一步热处理法修饰在KCa_2Nb_3O_(10)超薄纳米片表面,成功构建了Ni_2P/KCa_2Nb_3O_(10)复合光催化剂,所制备的复合光催化剂展现出具有丰富异质界面的二维纳米结构,活性最佳的Ni_2P/KCa_2Nb_3O_(10)产物光催化产氢效率高达72.25μmol g~(-1)h~(-1),是纯相KCa_2Nb_3O_(10)产氢效率的18.8倍。提供了一种负载其他非贵金属助催化剂制备高效KCa_2Nb_3O_(10)基复合光催化剂的新策略。

Ni_(2)P@2D磷烯双功能电催化剂在光伏辅助全分解水制氢中的应用研究

近年来,二维磷烯(2D BP)因其较短的电荷传输距离、高载流子迁移率和充分暴露的表面活性位点,成为电催化剂的理想材料。然而,不适合的含氧中间体吸附能使其反应动力学迟缓,进而限制了其实际应用。本文通过引入颗粒状的非晶Ni_(2)P化合物,构建Ni_(2)P@BP异质结,在改善反应活性的基础上,提高其电化学稳定性。研究结果表明:相较于纯BP和Ni_(2)P电催化剂,Ni_(2)P@BP催化剂展现出优异的析氢(HER)和析氧(OER)催化活性,在10 mA/cm^(2)电流密度下的过电势分别为167和186 mV。Ni_(2)P@BP作为双功能电催化剂,仅需1.54 V的外加偏压(Vapp)就可以实现10 mA/cm^(2)的电流密度。将其与a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H三结叠层太阳电池连接,实现了超过7%的太阳能制氢(STH)转换效率,相较于作为双功能电催化剂的纯BP提高了95%。

高效光催化分解水产氢Ni_(2)P/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S复合材料的共催化效应

采用沉淀-水热法和低温热磷化法分别制备了Cd_(0.5)Zn_(0.5)S纳米颗粒和Ni_(2)P纳米片,利用超声空化效应合成了价格低廉、分散良好、高效的非贵金属磷化物助催化的Ni_(2)P/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S复合材料。通过XRD、SEM、UV-vis、PL以及电化学测试等手段进行了表征测试。以Na_(2)S-Na_(2)SO_(3)为牺牲剂,在可见光(λ≥420 nm)照射下对样品的光催化分解水产氢性能进行评价。结果表明,Ni_(2)P显著提高了Cd_(0.5)Zn_(0.5)S的光催化产氢活性。当Ni_(2)P含量为10%时,复合材料的光催化产氢速率达到19.133 mmol/(g·h),为Cd_(0.5)Zn_(0.5)S产氢速率[7.865 mmol/(g·h)]的2.4倍,且七次光催化循环实验后的产氢速率仍为初始值的91%。这可以归因于复合材料在具有更好的光吸收性能和较低的禁带宽度的同时,Ni_(2)P为Cd_(0.5)Zn_(0.5)S提供的活性中心和界面效应有效地促进了光生载流子的有效分离和快速迁移。

O-NiCoP/Ni_(2)P电催化还原2,4-二氯苯酚性能研究

针对电催化还原工艺处理氯酚类有机废水受到限制等问题,制备了过渡金属O-NiCoP/Ni_(2)P催化电极,并用于目标污染物2,4-二氯苯酚废水的电催化还原降解.同时,主要考察了2,4-二氯苯酚浓度、电流密度、电解质浓度、pH和温度等因素对O-NiCoP/Ni_(2)P催化电极降解效能的影响.结果表明,在2,4-二氯苯酚初始浓度为10 mg·L^(-1),温度为25℃,溶液pH=7,Na_(2)SO_(4)电解质浓度为50 mmol·L^(-1),电流密度为10 mA·cm^(-2)的条件下,O-NiCoP/Ni_(2)P电极催化降解180 min,对2,4-二氯苯酚去除率可达到72.2%.同时,催化电极循环使用10次,2,4-二氯苯酚的去除效率保持在72.1%~72.7%,表明电极具有良好的稳定性和实际应用的潜在价值.

Ni_(2)P/Bi_(2)MoO_(6)复合材料的制备及可见光催化活性

分别制备了花状Bi_(2)MoO_(6)和片状Ni2P,采用研磨、水热及超声的方式将两种材料复合,考察了负载方式、负载率和溶液pH值对其可见光下降解亚甲基蓝(MB)的影响;利用XRD、XPS、FTIR、SEM、PL和UV⁃Vis等测试手段表征了样品的微观结构、形貌和光学性质;研究表明Ni2P作为助催化剂,可加速电子空穴对分离,显著提高Bi_(2)MoO_(6)的光催化活性,其中当Ni_(2)P负载率为4%时,TOC去除率为64.28%,降解速率为纯Bi_(2)MoO_(6)的2倍,且将Ni_(2)P/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂循环利用3次后,同实验条件下降解率为94%,证明复合催化剂稳定性好.

硫化镍和磷化镍的HDS加氢活性和稳定性

采用共沉淀法制备了高分散80%Ni/Al_(2)O_(3)催化剂,经350℃焙烧,得高分散NiO/Al_(2)O_(3)(NiO粒径~3 nm),将其以CS_(2)硫化(310℃, 4 h)或PPh_(3)磷化(320℃, 36 h),分别获得了高分散的硫化镍(Ni_(3)S_(2)和Ni3S4, 5.8 nm)和Ni_(2)P(7.0nm),在二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫(HDS)反应中, Ni_(2)P的活性远高于NiS_(x)(360℃时DBT的转化率分别为100%和75%).若将NiS_(x)用PPh_(3)磷化,则NiS_(x)全部转化为Ni_(2)P(13.3 nm),其HDS活性远高于原来的NiS_(x)且与直接磷化获得的Ni_(2)P(7.0 nm)相当.反之,若将Ni_(2)P用CS_(2)硫化,则Ni_(2)P物相不变,粒径也没有长大,表明Ni_(2)P物相远比NiS_(x)稳定,且其HDS活性高于直接磷化的Ni_(2)P,表明其Ni_(2)P表面可能生成了HDS活性更高的某种Ni-P-S物种.