Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构的构筑及其高效电催化OER性能

以HF为刻蚀剂,将Ti_(3)AlC_(2)中的Al层去除以形成层状Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene;借助KOH的“剪切效应”将层状Ti_(3)C_(2)T_(x)转变为Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米带,其相互缠绕形成多孔的网络骨架,以促进活性位点的暴露和电解液的接触,并作为快速传输电子的导电网络。结果表明:整合水热工艺和磷化工艺合成的MoCoP_(x)牢固地负载着Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带,形成稳定的片层状结构,以提供多孔结构和更多的活性位点,从而加速离子传输和传质过程;Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构表现出优异的OER性能,在电流密度为10 mA/cm^(2)下的过电位为318 mV(相对于可逆氢电极);Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构还表现出优异的长期稳定性,循环伏安2000次后,在电流密度为10 mA/cm^(2)下的过电位仅衰减4 mV,且在长期稳定性测试25 h后,其电流密度保留率为97.6%;异质结构中丰富的组分(Ti_(3)C_(2)T_(x)、CoP、CoP_(2)、MoP)、独特的开孔网络骨架(纳米带缠绕形成片状结构)和稳定的片层结构(强的相互作用)贡献了其良好的电催化OER性能。

Co_(3)O_(4)/石墨烯气凝胶的催化性能及在铝空气电池中的应用

采用二次水热法合成了Co_(3)O_(4)/三维石墨烯气凝胶(3DGA)复合材料正极,并对其进行电化学分析。结果表明,Co_(3)O_(4)/3DGA具有比3DGA更高的OER催化活性。Co_(3)O_(4)/3DGA正极应用于铝空气电池时,在0.2 mA/cm^(2)的电流密度下电池可至少循环80次,使用3DGA正极的电池只能循环64次,而且Co_(3)O_(4)/3DGA正极可以显著降低电池的充电电压。Co_(3)O_(4)/3DGA的ORR/OER双功能催化活性是提高铝空气电池性能的主要因素。

热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响(英文)

开发低成本、高效的空气电极催化剂是发展锂空气电池的关键课题之一.采用邻菲咯啉(phen)为配体制备Co(phen)2配合物,负载于BP2000碳载体上,并分别在600、700、800和900°C的温度下进行热处理,制备得到碳支撑的Co-N催化剂(Co-N/C).对催化剂的氧还原反应/析氧反应(ORR/OER)活性进行了表征,并且与典型的CoTMPP/C催化剂进行了比较.同时研究了煅烧温度对Co-N/C催化剂的组成和结构的影响.电化学测试结果表明,热处理温度为700-800°C时催化剂具有较好的电化学性能.Co-N/C催化剂具有电化学性能优良与低成本的特点,是一种良好的锂氧气电池催化剂.

MoS_2协同过渡金属Co增强催化产氢性能

当今社会,能源危机与环境污染问题亟需解决,清洁环保且具有高能量密度的氢能被视为理想的能量载体。电催化分解水是一种有效且可持续的制氢方法。廉价且高效MoS_2作为极具前景的产氢催化剂被广泛研究,其在酸性溶液中的催化效率已通过多种工艺优化,然而其在碱性溶液中催化性能并没有得到有效提升。首先通过水热法合成了多孔的MoS_2纳米片,然后提供了一种廉价便捷的电镀法,成功在MoS_2表面复合Co等金属纳米颗粒,优化了MoS_2在碱性溶液中的催化效率。实验表明Co-MoS_2在1 mol/L KOH中,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下过电势仅为186 mV,Tafel斜率为81 mV·dev^(-1),大幅优于纯MoS_2的催化性能,且表现出较好的稳定性。同时,Co-MoS_2也表现出更好的催化析氧性能,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下过电势由460降至360 mV,这意味着Co-MoS_2可进一步用于催化全水解反应。

水滑石前体法制备CoAl2O4/石墨烯气凝胶作为双功能电催化

研究氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应的双功能电催化剂,对于新能源电池的探索和应用有着重要意义。本文利用水滑石前驱体法水热合成了钴铝水滑石/石墨烯气凝胶(CoAl-LDH/GA),再经过高温煅烧过程,得到钴铝氧化物/石墨烯气凝胶(CoAl2O4/GA)。采用SEM、TEM以及XRD对材料的表面特征及微观结构进行了表征,并考察了该电极材料的电化学性能。结果表明,CoAl2O4/GA复合材料具有双功能电催化特性,在碱性电解质中其对OER和ORR都具有优异的催化活性。CoAl2O4/GA对ORR的催化活性可与商业Pt/C (20 wt%)相媲美,且循环稳定性远高于后者,同时其对OER的循环稳定性也优于商业Ir/C (20wt%)。

α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料合成及其电化学性能研究

在制备α-Ni(OH)2纳米片和g-C3N4的基础上,通过水热法合成了α-Ni(OH)2/g-C3N4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构表征,并用电化学工作站研究了复合材料的电化学性能。结果表明,经复合g-C3N4后α-Ni(OH)2纳米片尺寸明显变小,分散更加均匀;其中20.6%-g-C3N4/α-Ni(OH)2复合材料在以1 mol/L KOH电解液条件下,在10 mA/cm2电流密度下析氧过电势为333.5 mV,显著优于纯相g-C3N4和α-Ni(OH)2。为利用低成本的α-Ni(OH)2代替贵金属催化剂在电催化制氧商业化提供了可能。

镍-磷-钛硅分子筛复合材料的制备与催化性能

以多级孔钛硅分子筛(HTS-1)为复合相、泡沫镍(NF)为基体,采用化学复合镀和原位处理工艺制备了镍-磷-钛硅分子筛(Ni-P-HTS-1/NF-T)复合材料,并对其电催化析氧反应(OER)性能进行研究。结果表明,Ni-P-HTS-1/NF-T复合材料在1 mol/L的KOH电解液中具有较快的OER动力学及电子转移速率,优异的OER性能及长期运行稳定性。HTS-1分子筛的掺杂及原位处理工艺降低了Ni-P-HTS-1/NF-T复合材料的电子转移电阻,增大其电催化活性表面积,此外还改变了复合材料的化学组成,生成了能为电催化析氧反应提供催化活性中心的镍的磷化物和氢氧化物,从而有效提升了Ni-P-HTS-1/NF-T复合材料的OER性能。