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自催化生长MnCr2O4纳米线及其对ORR/OER的抑制效应
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作者 曹喻霖 《深圳职业技术学院学报》 CAS 2020年第3期19-28,共10页
还原性气氛下在商品化导电不锈钢网筛的表面上合成了具有尖晶石单晶结构的MnCr2O4纳米线.在Ar/H2混合气体中,1100~1200℃条件下,对这些不锈钢网筛衬底进行热退火.电子显微镜研究表明,通过控制温度和生长时间,这些纳米线的直径在50~100 n... 还原性气氛下在商品化导电不锈钢网筛的表面上合成了具有尖晶石单晶结构的MnCr2O4纳米线.在Ar/H2混合气体中,1100~1200℃条件下,对这些不锈钢网筛衬底进行热退火.电子显微镜研究表明,通过控制温度和生长时间,这些纳米线的直径在50~100 nm范围内,长度为1~10μm.文章提出一种可能的自催化机制来解释这些MnCr2O4纳米线的生长,并研究了这些纳米线负载在不锈钢网筛上对非水锂空气电池的氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应的影响,发现其对ORR/OER反应具有抑制作用.该抑制作用与不同热退火温度导致的不同表面积相关.研究结果有助于帮助了解作为锂空气电池的空气电极导电衬底上的表面纳米结构与其电化学性能之间的关系. 展开更多
关键词 MnCr2O4纳米线 热退火 自催化成长 锂空气电池 氧还原/氧析出反应
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Metal and ligand modification modulates the electrocatalytic HER,OER,and ORR activity of 2D conductive metal-organic frameworks
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作者 Yanan Zhou Li Sheng +3 位作者 Lanlan Chen Wenhui Zhao Wenhua Zhang Jinlong Yang 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2024年第9期7984-7990,共7页
It is highly desirable to design efficient and stable hydrogen evolution reaction(HER)and oxygen evolution/reduction reaction(OER/ORR)electrocatalysts for the development of renewable energy technologies.Herein,densit... It is highly desirable to design efficient and stable hydrogen evolution reaction(HER)and oxygen evolution/reduction reaction(OER/ORR)electrocatalysts for the development of renewable energy technologies.Herein,density functional theory(DFT)calculations were conducted to systematically investigate a series of TMN_(x)O_(4-x)-HTT(TM=Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Ir and Pt;HTT=hexahydroxy tetraazanaphthotetraphene)analogs of two-dimensional(2D)conductive metal-organic frameworks(MOFs)as potential electrocatalysts for the HER,OER and ORR.The thermodynamic and electrochemical stability simulations suggest that these designed catalysts are stable.Remarkably,CoO_(4)-HTT,RhN_(3)O_(1)-HTT and IrN3O1-HTT are predicted to be the most promising catalysts for the HER,OER and ORR,respectively,surpassing the catalytic activity of corresponding benchmark catalysts.The volcano plots were established based on the scaling relationship of adsorption Gibbs free energy of intermediates.The results reveal that regulating combinations of metal active centers and local coordination environments could effectively balance the interaction strength between intermediates and catalysts,thus achieving optimal catalytic activity.Our findings not only opt for the promising HER/OER/ORR electrocatalysts but also guide the design of efficient electrocatalysts based on 2D MOFs materials. 展开更多
关键词 hydrogen evolution reaction(HER) oxygen evolution/reduction reaction(oer/orr) electrocatalysts design twodimensional(2D)conductive metal-organic frameworks(MOFs) density functional theory(DFT)
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PMMA模板制备LaMnO_(3)及其电化学性能研究
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作者 张悦 陈璐 +2 位作者 俞小花 李永刚 沈庆峰 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期4013-4018,共6页
采用PMMA(聚甲基丙烯酸乙酯)根据Stober-Frink法制备出PMMA微球,并将其作为模板剂,以柠檬酸为络合剂,乙醇和蒸馏水为溶剂,通过混合搅拌、沉淀和去除模板剂等过程来制备得到LaMnO_(3)。利用粉末X射线衍射技术(XRD)、场发射扫描电子显微镜... 采用PMMA(聚甲基丙烯酸乙酯)根据Stober-Frink法制备出PMMA微球,并将其作为模板剂,以柠檬酸为络合剂,乙醇和蒸馏水为溶剂,通过混合搅拌、沉淀和去除模板剂等过程来制备得到LaMnO_(3)。利用粉末X射线衍射技术(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)吸附-脱附等手段表征分析了催化剂样品LaMnO_(3),并对其进行了电化学性能测试。结果表明,以PMMA微球为模板可制备出球形空洞的多孔LaMnO_(3),其具有良好的氧还原反应(ORR)活性和氧析出反应(OER)活性,23.005 m^(2)/g的比表面积远大于由共沉淀法制备的LaMnO_(3),当作为铝空气电池阴极催化剂材料时,相比于共沉淀法制备的LaMnO_(3)其恒流放电稳定、放电电压高。 展开更多
关键词 PMMA模板法 LaMnO_(3) orr oer 铝空气电池阴极催化剂
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蒲公英花球状NiCO_(2)O_(4)/碳量子点双功能电催化剂的制备与性能
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作者 杜瓌 刘冬澳 +4 位作者 王俞晴 于沺沺 吉莹 薛裕华 李生娟 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期379-386,共8页
本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO... 本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO-CQDs的微观结构,NCO-CQDs复合材料是由NCO相互堆叠形成的纳米棒和CQDs颗粒形成的蒲公英花球状复合材料。为了增加NCO-CQDs复合材料的氧空位从而提高电化学性能,通过在空气中煅烧的NCO-CQDs复合材料,得到优异的性能,在氧还原反应(ORR)中,所研究的NiCO_(2)O_(4)-CQDs-air催化剂展现了0.752 V的半波电位,且在经历20 000 s的稳定性测试后,其电流保持率高达92.2%,这一结果显著优于传统的Pt/C催化剂(68.6%),突显出其卓越的稳定性。在氧析出反应(OER)方面,以10 mA/cm^(2)的电流密度进行评估时,该催化剂的电位为1.874 V,Tafel斜率为100.9 mV/dec,这些性能指标均优于Pt/C催化剂(电位2.007 V,Tafel斜率312.9 mV/dec),并且与IrO_(2)催化剂的性能相当(电位1.794 V,Tafel斜率44.8 mV/dec)。 展开更多
关键词 NiCO_(2)O_(4) 碳量子点 双功能催化剂 氧还原反应 氧析出反应
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锌-空气电池阴极纳米Co3O4@rGO催化剂研究 被引量:1
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作者 赵良凤 刘淑芝 崔宝臣 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第1期52-54,98,共4页
采用水热法在阴极集流体泡沫镍上负载Co3O4@rGO电催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射光谱(EDS)进行表征。结果表明,在负载还原石墨烯(rGO)的泡沫镍集流体上主要生长了较均匀的Co3O4纳米线阵列和少量Co3O4纳米花... 采用水热法在阴极集流体泡沫镍上负载Co3O4@rGO电催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射光谱(EDS)进行表征。结果表明,在负载还原石墨烯(rGO)的泡沫镍集流体上主要生长了较均匀的Co3O4纳米线阵列和少量Co3O4纳米花和Co3O4纳米片,该Co3O4@rGO纳米复合材料表现出优异的氧还原和氧析出反应(ORR/OER)双功能催化活性。在室温空气环境下,电池连续稳定循环运行232 h,总计600次循环,大多数循环的库仑效率在82%~85%之间,放电电压平台在1.65 V左右,具有良好的放电倍率性能。 展开更多
关键词 锌-空气电池 空气阴极 CO3O4 电催化剂 oer/orr
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MnO@N-C双功能氧电极催化剂的制备与电化学性能 被引量:2
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作者 阮艳莉 王天宇 顾祥顺 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期27-32,共6页
为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催... 为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催化剂进行表征,并将其用于锌空气电池,考察该催化剂的催化性能和电池性能。结果表明:ZIF8的加入为材料提供了丰富的氮(N)源和碳(C)源,增加了催化活性位点,提高了催化剂的导电性和活性,同时,通过2种材料之间的协同作用,使MnO@N-C催化剂实现了较高的双功能性能;催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)半波电位为0.78 V,与Pt/C催化剂(0.81 V)相接近,同时MnO@N-C催化剂还具有较低的Tafel斜率(113.74 mV/dec);在10 mA/cm^(2)下催化剂的氧析出(OER)电位E_(j=10)为1.66 V,与贵金属催化剂IrO_(2)(1.66 V)相当;使用MnO@N-C催化剂组装的锌空气电池峰值功率密度达到121 mW/cm^(2),在10 mA/cm^(2)下可稳定循环80 h,显示MnO@N-C催化剂具有优异的电化学循环稳定性,是一种非常有前途的高性能锌空气电池氧电极双功能催化剂。 展开更多
关键词 锌空气电池 双功能氧电极催化剂 ZIF8 氧化锰 氧还原(orr) 氧析出(oer) 电化学性能
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锂氧电池双功能还原石墨烯-LaFeO3复合纳米催化剂的制备及性能 被引量:5
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作者 张晓茹 许跃峰 +4 位作者 沈守宇 陈媛 黄令 李君涛 孙世刚 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2237-2244,共8页
制备具有氧还原(ORR)与氧释放(OER)双功能催化活性的特殊孔道结构电催化剂是锂氧电池研究的挑战之一。本文以氧化石墨烯、硝酸铁、硝酸镧、柠檬酸为原料,结合溶胶凝胶和水热合成方法,制备出还原氧化石墨烯(RGO)与铁酸镧(LaFeO_3)复合的... 制备具有氧还原(ORR)与氧释放(OER)双功能催化活性的特殊孔道结构电催化剂是锂氧电池研究的挑战之一。本文以氧化石墨烯、硝酸铁、硝酸镧、柠檬酸为原料,结合溶胶凝胶和水热合成方法,制备出还原氧化石墨烯(RGO)与铁酸镧(LaFeO_3)复合的双功能催化剂(RGO-LaFeO_3)。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和Raman光谱分析结果确认该复合催化剂由纯相钙钛矿结构LaFeO_3和还原氧化石墨烯组成,扫描电子显微镜(SEM)观察到LaFeO_3纳米颗粒均匀地负载在RGO片层表面。锂氧电池测试结果指出,相对于LaFeO_3纳米粒子(NP-LaFeO_3),RGO-LaFeO_3催化剂具有更好的ORR和OER催化活性,归因于RGO特殊的三维导电多孔结构与LaFeO_3纳米粒子的协同催化作用。以RGO-LaFeO_3作为阴极催化剂的锂氧电池在限1000 m Ah?g^(-1)比容量、100 m A?g^(-1)电流密度条件下,可实现36周稳定的充放电循环,展示出良好的应用前景。 展开更多
关键词 RGO-LaFeO3 双功能催化剂 orr oer 锂氧电池 溶胶凝胶法 水热法
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复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极的制备及催化活性研究 被引量:3
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作者 李茂梅 许林成 +4 位作者 白帆 王道德 王越 李钒 郝占忠 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2020年第2期16-21,共6页
采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构。电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1mol/L KO... 采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构。电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1mol/L KOH中的循环伏安测试(CV)和线性伏安扫描测试(LSV)测试,材料具有氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化活性;以Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7为催化材料组装成有机体系的锂氧气电池,在100mA/g条件下恒流充放电,电池首次放电比容量可达6000mAh/g,随后过程衰减较快;而在100mA/g和800mAh/g条件下恒流恒容充放电时,放电电压可保持在2.7V以上稳定循环25圈。 展开更多
关键词 光降解沉积法 Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7 orr oer 锂氧气电池
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负载NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂 被引量:1
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作者 姬忠军 李生娟 +3 位作者 马占宇 储筱曼 李诗婷 吴明霞 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期6012-6021,共10页
利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面... 利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面积和孔径以及电化学性能进行表征,最后组装成全电池进行充放电以及稳定性测试。结果表明,当镍源和钴源的质量比为1∶1,碳化温度为1000℃(Ni1/2Co1/2NCF-1000)的样品,不仅具有大的比表面积(1023.85 m2/g),而且其ORR半波电位(0.24V)仅比贵金属催化剂Pt/C的半波电位(0.21 V)低30 mV,OER的过电位为450 mV,远小于贵金属催化剂RuO2的过电位(480 mV)。Ni1/2Co1/2NCF-1000样品组装成Zn空气电池后其比容量和比能量分别达到827mAh·g-1和1013Wh·Kg-1,远大于贵金属催化剂Pt/C+RuO2的比容量和比能量(756 mAh·g-1和871 Wh·Kg-1)。 展开更多
关键词 N掺杂 多孔碳 NiCo金属粒子 双功能电催化剂 orroer
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应用超微电极和粉末微电极技术研究有机溶剂和正极材料对氧气还原反应和氧气生成反应的影响
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作者 李伟伦 姚莹 +1 位作者 吴锋 张存中 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期642-652,共11页
采用碳纤维超微电极分别研究了O_2在二甲基亚砜、乙腈和四甘醇二甲醚3种有机溶剂中的电化学反应,结果表明,当阳离子只含四丁胺离子时,反应呈可逆的一电子转移;而阳离子只含锂离子时,O_2的还原和氧化均经历了多电子转移过程.利用超导炭... 采用碳纤维超微电极分别研究了O_2在二甲基亚砜、乙腈和四甘醇二甲醚3种有机溶剂中的电化学反应,结果表明,当阳离子只含四丁胺离子时,反应呈可逆的一电子转移;而阳离子只含锂离子时,O_2的还原和氧化均经历了多电子转移过程.利用超导炭黑和乙炔黑制作粉末微电极进行电化学测试,结果表明,在这2种正极材料上,氧气还原反应(ORR)过程相似,氧气生成反应(OER)过程区别明显.此外,Tafel分析结果表明,对于不同有机溶剂和正极材料,O_2还原均经历了初始的一电子转移步骤. 展开更多
关键词 超微电极 粉末微电极 氧气还原反应 氧气生成反应 Tafel分析
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MOFs及其衍生物在锂-氧气电池正极中的研究进展
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作者 贾林辉 盖泽嘉 +1 位作者 李沫汐 梁华根 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期503-510,共8页
金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O_(2))电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、M... 金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O_(2))电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、MOFs衍生单原子催化剂以及原始MOFs材料在Li-O_(2)电池中的应用,分析了MOFs及其衍生物对ORR/OER的催化机理。综合分析表明,构建具有高密度催化活性位点、结构稳定、孔隙率高、导电性良好的MOFs材料及其衍生物是今后开发高效Li-O_(2)电池正极催化剂的发展方向。 展开更多
关键词 锂-氧气电池 正极 金属有机骨架材料 双功能催化剂 氧还原/氧析出
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La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响
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作者 胡桓铭 杨帆 章俊良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1049-1057,共9页
为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机... 为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm^(2)与0.12 mg/cm^(2)时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用. 展开更多
关键词 LaFeO_(3)钙钛矿 氧还原反应 氧析出反应 双功能催化剂 电催化
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光增强型可充电锌-空气电池双功能催化剂研究进展
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作者 叶笑笑 芦拓 乔锦丽 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期926-945,F0002,共21页
随着全球工业不断发展,对可再生能源加大投入是解决目前化石燃料消耗和环境污染严重等问题的重要举措.光增强型可充电锌-空气电池可充分地将自然界多余的太阳能转化为电能并储存,从而提高能源利用率和光电转换效率,且其供电不受天气变... 随着全球工业不断发展,对可再生能源加大投入是解决目前化石燃料消耗和环境污染严重等问题的重要举措.光增强型可充电锌-空气电池可充分地将自然界多余的太阳能转化为电能并储存,从而提高能源利用率和光电转换效率,且其供电不受天气变化等自然因素的制约.催化剂作为电极的重要组成部分,对锌-空气电池的性能发挥重要作用.首先介绍了光增强型可充电锌-空气电池的工作原理,在此基础上重点就光/电催化剂的制备方法、性能调控以及双功能特性在可充电锌-空气电池中的研究和应用等进行了概述,最后就该领域今后的研究机遇和面临的挑战进行了总结. 展开更多
关键词 光增强型锌-空气电池 光活性双功能催化剂 析氧反应 氧还原反应
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Co NP/NC hollow nanoparticles derived from yolk-shell structured ZIFs@polydopamine as bifunctional electrocatalysts for water oxidation and oxygen reduction reactions 被引量:1
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作者 Jiao Zhao Feng Rong +3 位作者 Yi Yao Wenjun Fan Mingrun Li Qihua Yang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第4期1261-1267,共7页
The pyrolysis under inert atmosphere has been widely used for the synthesis of metal containing heteroatoms doped carbon materials, versatile catalysts for various reactions. However, it is difficult to prevent metal ... The pyrolysis under inert atmosphere has been widely used for the synthesis of metal containing heteroatoms doped carbon materials, versatile catalysts for various reactions. However, it is difficult to prevent metal nanoparticles aggregation during pyrolysis process. Herein, we reported the efficient synthesis of nitrogen doped carbon hollow nanospheres with cobalt nanoparticles (Co NP, ca. 10nm in size) distributed uniformly in the shell via pyrolysis of yolk-shell structured Zn-Co-ZIFs@polydopamine (PDA). PDA acted as both protection layer and carbon source, which successfully prevented the aggregation of cobalt nanoparticles during high-temperature pyrolysis process. The Co NP and N containing carbon (Co NP/NC) hollow nanospheres were active for both oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR), affording overpotential of 430 mV at 10 mA/cm2 for OER in 1 M KOH and comparable half-wave potential to that of Pt/C (0.80V vs RHE) for ORR in 0.1 M KOH. The superior performance of carbon hollow nanospheres for both OER and ORR was mainly attributed to its small metal nanoparticles, N-doping and hollow nanostructure. The protection and confinement effect that originated from PDA coating strategy could be extended to the synthesis of other hollow structured carbon materials, especially the ones with small metal nanoparticles. 展开更多
关键词 Zeolitic imidazolate frameworks(ZIFs) Polydopamine(PDA) Carbon hollow nanoparticles Oxygen evolution reaction(oer Oxygen reduction reaction(orr
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共价有机框架材料(COFs)在氧电极电催化中的研究进展 被引量:2
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作者 邹文午 蒋国星 杜丽 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1891-1905,共15页
在碳达峰、碳中和的目标之下,燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源技术提高了能源利用率,在未来将成为新的能源消费方式。氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)因其缓慢的动力学过程而导致此类清洁能源技术的发展受到阻碍。贵金属... 在碳达峰、碳中和的目标之下,燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源技术提高了能源利用率,在未来将成为新的能源消费方式。氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)因其缓慢的动力学过程而导致此类清洁能源技术的发展受到阻碍。贵金属催化剂虽被认为是最高效的催化剂,但其成本高、稳定性低,寻找非贵金属催化剂已成为相关研究的趋势。共价有机框架材料(COFs)作为一类新兴的材料,由有机单体通过特殊的共价键连接而成,因其具有可调控的结构、低密度、高稳定性、较大比表面积等独特的优点,通过合理的设计策略,将其应用于电催化剂的研究在近年来逐步兴起。本文回顾了近期适用于ORR、OER及ORR/OER双功能电催化的二维COFs(2D COFs)材料,主要介绍了以纯COFs作为电催化剂、COFs与其他材料形成复合结构、COFs热解碳化等策略制备高效电催化剂,并从分子设计及电子调控等层面上梳理了上述策略对电催化活性中心的形成或电催化活性提升的原因,对当前存在的问题提出总结,以期在今后的研究中起到一定借鉴意义。 展开更多
关键词 共价有机框架 氧还原反应 氧析出反应 电催化剂
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Perovskite oxides La_(0.4)Sr_(0.6)Co_xMn_(1-x)O_3(x=0,0.2,0.4) as an effective electrocatalyst for lithium-air batteries
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作者 Yajun Zhao Tao Liu +4 位作者 Qiufan Shi Qingchun Yang Chunxiao Li Dawei Zhang Chaofeng Zhang 《Green Energy & Environment》 SCIE 2018年第1期78-85,共8页
Co-doped perovskite oxide La_(0.4)Sr_(0.6)Co_xMn_(1-x)O_3(x=0, 0.2, 0.4) composites are prepared by sol-gel method utilizing citric acid as chelating agent. These composites show good catalytic activities when tested ... Co-doped perovskite oxide La_(0.4)Sr_(0.6)Co_xMn_(1-x)O_3(x=0, 0.2, 0.4) composites are prepared by sol-gel method utilizing citric acid as chelating agent. These composites show good catalytic activities when tested as catalysts rechargeable lithium-air batteries. In particular, the La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Mn_(0.6)O_3 shows a lower potential gap. When these samples are tested as catalysts for Li-air batteries at a current density of100 mA g^(-1), the discharge capacities with different La_(0.4)Sr_(0.6)Co_xMn_(1-x)O_3(x=0,0.2, 0.4) catalysts are 5819, 6420, and 7227 mA h g^(-1),respectively. In addition, under a capacity limitation of 1000 mA h g^(-1), the cell using La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Mn_(0.6)O_3 as catalyst shows good cycling stability up to 46 cycles. The good electrochemical performance suggests that suitable doping of Co in Mn site of La_(0.4)Sr_(0.6)MnO_3 could be a promising route to improve the catalytic activity. 展开更多
关键词 orr oer Perovskite Lithium-air batteries
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Recent progress and perspective on electrocatalysis in neutral media:Mechanisms,materials,and advanced characterizations
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作者 Fayuan Lai Haochuan Shang +3 位作者 Yuchao Jiao Xinyi Chen Tianran Zhang Xiangfeng Liu 《Interdisciplinary Materials》 EI 2024年第4期492-529,共38页
Electrocatalysis,which involves oxidation and reduction reactions with direct electron transfer,is essential for a variety of clean energy conversion devices.Currently,the vast majority of studies regarding electrocat... Electrocatalysis,which involves oxidation and reduction reactions with direct electron transfer,is essential for a variety of clean energy conversion devices.Currently,the vast majority of studies regarding electrocatalysis reactions focus on strong acidic or alkaline media because of the higher catalytic activity.Nevertheless,some inherent drawbacks,including the corrosive environment,expensive proton exchange membranes,and side effects,are still hard to break through.A sustainably promising way to overcome these shortcomings is to deploy neutral/near-neutral electrolytes for electrocatalysis reactions.Unfortunately,insufficient research in this area due to the lack of attention to related issues has slowed down the development process.In this review,we systematically review the catalytic reaction mechanisms,neutral electrolytes,electrocatalysts,and modification strategies carried out in neutral media on the three most common electrocatalytic reactions,that is,hydrogen evolution reaction,oxygen reduction reaction,and oxygen evolution reaction.Furthermore,the advanced characterization tools for guiding catalyst synthesis and mechanistic studies are also summarized.Eventually,we propose some challenges and perspectives on electrocatalysis reactions in neutral media and hope it will attract more research interest and provide guidance in neutral electrocatalysis. 展开更多
关键词 advanced characterizations ELECTROCATALYSIS HER/orr/oer mechanism studies neutral/near-neutral electrolyte
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Recent developments of aprotic lithium-oxygen batteries: functional materials determine the electrochemical performance 被引量:9
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作者 Xin Guo Bing Sun +4 位作者 Dawei Su Xiaoxue Liu Hao Liu Yong Wang Guoxiu Wang 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第6期442-452,共11页
Lithium oxygen battery has the highest theoretical capacity among the rechargeable batteries and it can reform energy storage technology if it comes to commercialization. However,many critical challenges,mainly embody... Lithium oxygen battery has the highest theoretical capacity among the rechargeable batteries and it can reform energy storage technology if it comes to commercialization. However,many critical challenges,mainly embody as low charge/discharge round-trip efficiency and poor cycling stability,impede the development of Li-O_2 batteries. The electrolyte decomposition,lithium metal anode corrosion and sluggish oxygen reaction kinetics at cathode are all responsible for poor electrochemical performances.Particularly,the catalytic cathode of Li-O_2 batteries,playing a crucial role to reduce the oxygen during discharging and to decompose discharge products during charging,is regarded as a breakthrough point that has been comprehensive investigated. In this review,the progress and issues of electrolyte,anode and cathode,especially the catalysts used at cathode,are systematically summarized and discussed.Then the perspectives toward the developments of a long life Li-O_2 battery are also presented at last. 展开更多
关键词 Li-O2 battery Lithium metal anode oer/orr catalyst Hierarchically porous cathode Parasitic reactions
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Iron-chelated hydrogel-derived bifunctional oxygen electrocatalyst for high-performance rechargeable Zn-air batteries 被引量:7
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作者 Fanlu Meng Haixia Zhong +1 位作者 Junmin Yan Xinbo Zhang 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期4436-4447,共12页
Efficient oxygen electrocatalysts are the key elements of numerous energy storage and conversion devices, including fuel cells and metal-air batteries. In order to realize their practical applications, highly efficien... Efficient oxygen electrocatalysts are the key elements of numerous energy storage and conversion devices, including fuel cells and metal-air batteries. In order to realize their practical applications, highly efficient and inexpensive non-noble metal-based oxygen electrocatalysts are urgently required. Herein, we report a novel iron-chelated urea-formaldehyde resin hydrogel for the synthesis of Fe-N-C electrocatalysts. This novel hydrogel is prepared using a new instantaneous (20 s) one-step scalable strategy, which theoretically ensures the atomic-level dispersion of Fe ions in the urea-formaldehyde resin, guaranteeing the microstructural homogeneity of the electrocatalyst. Consequentl~ the prepared electrocatalyst exhibits higher catalytic activity and durability in the oxygen reduction (ORR) and evolution (OER) reactions than the commercial Pt/C catalyst. Furthermore, the above catalyst also shows a much better performance in rechargeable Zn-air batteries, including higher power density and better cycling stability. The developed synthetic approach opens up new avenues toward the development of sustainable active electrocatalysts for electrochemical energy devices. 展开更多
关键词 HYDROGEL iron-nitrogen-doped carbon BIFUNCTIONAL oxygen reduction reaction(orr oxygen evolution reaction(oer Zn-air batteries
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