氮磷掺杂碳材料的制备及其电催化性能研究

采用湿化学法合成了ZIF-8,将其与磷酸氢二铵混合后,在氩气和氢气的流量比为95∶5(mL•min^(-1))的条件下,经高温热解,合成了氮磷掺杂的碳材料P-N-C。通过XRD、SEM、元素分析等手段,对该材料的物相、微观形貌和元素组成进行了表征,并测试了该材料对电催化氧还原反应(ORR)的性能。结果表明,其氧还原极化曲线的半波电位(E1/2)达到0.8065V,循环3000个周期后仅衰减了4mV。

多孔碳纳米线/MnO_2复合材料的制备及其在电化学超级电容器中的应用研究

采用化学气相沉积法(CVD),以1,2-邻二氯苯和二茂铁为前驱体批量制备高纯度多孔碳纳米线(PCNF)。采用微波法将MnO2负载在多孔碳纳米线上从而构筑MnO2/PCNF复合材料。用SEM、TEM、XRD和TGA等测试手段对所得材料进行形貌及结构分析,采用循环伏安和恒流充放电测试检测MnO2/PCNF复合材料的电容特性。实验结果表明,该复合材料比电容较高,循环性能良好,在1000圈循环测试(2A·g-1)后电容保持率为89.3%。

硫氮掺杂介孔碳材料的合成与表征

本实验采用水热法合成了ZIF-8,再将其与硫酸铵混合后,在氩气和氢气氛围下,经高温热解,合成了硫氮掺杂的介孔碳材料S-N-C。采用SEM、XRD、Raman、XPS等手段对该材料的形貌、结构、元素组成等进行了表征,确定产物为一种掺硫量为0.623%、氮掺杂量为2.89%的介孔碳材料。本方法可为掺杂材料的合成提供一种新思路。

纳米碳/ 硫复合材料在锂硫电池正极中的应用研究进展

锂硫电池具有高能量密度(2600 Wh·kg^(-1))和高理论比容量(1675 mAh·g^(-1))的优越特性,引起了研究者的极大关注。然而,锂硫电池(LSBs)的商业化应用,仍然面临硫的导电性低、多硫化物的穿梭效应以及充放电过程中体积急剧膨胀等技术阻碍。本文重点介绍了通过开发硫/碳复合电极材料来提高LSBs电化学性能的一些有效策略,对LSBs在未来面临的挑战和发展前景进行了展望。

掺杂调控电解水催化剂的机理研究及其应用

电解水耦合可再生能源制氢是解决能源危机和环境恶化问题的理想方案,其能源储存和转换技术崭露头角。在电催化中,掺杂调控被认为是调节催化剂活性位点的有效方法,为各种反应制备高效催化剂提供简便有效的调控手段。介绍了掺杂原理、电解水机理及其在掺杂调控电解水催化剂的应用,为开发高效的电解水催化剂提供借鉴,对未来电解水行业的发展前景做出展望。

碳基复合材料中间层在锂硫电池中的应用研究

锂硫电池因其高的理论容量和能量密度,在新一代能源存储设备中备受关注,但其仍然存在诸多不足,阻碍了其进一步的商业化进程。本文主要介绍了几种碳基复合材料中间层在锂硫电池中的应用,以及对未来的展望。

关于科技期刊和重点实验室相互支撑的若干思考

以入选"中国科技期刊高起点新刊"的期刊为研究对象,通过案例分析和理论阐释,对科技期刊和重点实验室相互作用进行梳理。主办单位依托重点实验室的科研优势创办科技期刊,同时科技期刊在重点实验室凝练研究方向、培养和聚集高水平人才队伍、助力国际合作与交流、提升影响力和创新力方面发挥重要的作用。

高校化学实验室文档规范化管理探索

提升文档规范化管理水平,有利于推进实验室高效建设与稳步发展。针对省级重点实验室建设过程中的文档管理展开讨论和研究,结果表明,及时整理、归类和总结各类文档,能有效提升文档管理水平,进而促进实验室快速发展。

CuO/ZnO复合纳米材料的合成及其催化烯烃环氧化性能研究

以醋酸锌和硝酸铜为原料通过离子共沉淀法一步合成了(CuxZn1-x)(OH)m(CO3)n固溶体,并选择在500℃条件下煅烧得到Cu O/Zn O复合纳米晶体。采用扫描电镜和EDS-Mapping等进行表征,分析材料的形貌和组成,证明晶体为疏松结构的小球,且铜元素和锌元素均匀地分散其中。另外,把得到的样品应用于环辛烯氧化中,发现当Cu2+∶Zn2+=3时的催化活性最高。

杂环碳源对合成碳纳米材料形貌的影响

螺旋形貌的碳纳米材料由于其独特的形貌以及材料性能,自从被发现以来一直受到人们的关注,但是其合成机理却一直饱受争议。本文在合成碳源中引入了咪唑(C3H4N2)、己内酰胺(C6H11NO)等五七杂环分子,使用二茂铁作为催化剂,采用操作简单并可用于大规模生产的化学气相沉积法来合成螺旋形貌的多孔碳纳米线。采用SEM、TEM、XRD、Raman等表征手段对所得产物进行结构分析。根据热力学原理以及实验观察结果,提出了螺旋多孔碳纳米线的合成机理。

二维材料在电催化还原CO_(2)的研究进展及改性策略

在过去的10年中,二维纳米材料的发展及其在电催化中的应用,在下一代清洁能源系统中展现了独特的作用。本文对近年来二维材料在电催化还原CO_(2)的研究进展和改性策略进行了总结,以期为设计新型高效的电催化还原CO_(2)用二维催化剂提供新思路。

采用放电等离子体烧结技术(SPS)构筑三维共价结构碳纳米管网络

单根碳纳米管在轴向维度上具有无比优异的导电、导热以及机械性能,然而在把这些优异的材料性能向三维方向拓展时,却遇到了难以克服的阻碍。由碳纳米管构成的三维集合体,其材料性能远低于单根碳纳米管相应的材料性能,造成这种情况的主要原因,是目前三维碳纳米管集合体中,碳纳米管之间是以一种较弱的范德华力相连接的。为此本文采用化学气相沉积法,在碳纳米管上覆盖一层无定形碳,通过SPS烧结,形成由强的C-C共价键连接的三维碳纳米管网络,极大提高了材料的导电性和机械性。实验结果表明,采用先覆盖无定形碳,再在30MPa、1400℃条件下烧结而制备的碳纳米管网络,其最优电导率约为133S·cm-1,其杨氏模量约为16.5MPa。

甘氨酸仿生催化锂硫电池界面反应的原位拉曼光谱研究

多硫化锂的穿梭效应限制了锂硫电池的商业化。引入高效的催化剂来加快硫转化反应动力学是抑制穿梭效应的有效方法。利用仿生思想,将酶的核心单元“氨基酸”作为催化剂引入锂硫电池正极以解决穿梭效应问题。研究发现,引入氨基酸后,电池展现了优异的电化学性能,表明其促进了对多硫化锂的高效催化转化。在此基础上,利用原位拉曼表征技术,在电池工作状态下,对电极表面的硫转化反应进行实时捕捉,从分子水平上揭示了氨基酸仿生催化剂调控锂硫界面硫转化反应的机理,为未来设计高效的硫转化催化材料和发展高性能的锂硫电池提供现实可行的指导方案。

二维CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿纳米片的制备与研究

二维有机-无机杂化钙钛矿同时具备二维材料的原子级厚度和钙钛矿的优异光电性能,由此成为了国内外研究人员关注的焦点。钙钛矿的制备方法主要有气相沉积法和溶液法。但目前采用气相沉积法生长出大尺寸、高结晶质量的超薄二维钙钛矿材料仍具有挑战。本文采用一种简单且高效的两步方法,可控制备出了二维有机-无机杂化钙钛矿CH_(3)NH_(3)PbI_(3),并通过光学显微镜、原子力显微镜、共聚焦拉曼/荧光系统等测试结果,系统研究了CH_(3)NH_(3)P-bI_(3)的光学特性。结果表明,制备的CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿结晶质量高,尺寸大,厚度薄。采用该方法可以普适制备其他二维有机-无机杂化钙钛矿。

Fe_2O_3/氮掺杂多孔碳的制备及催化性能

多孔碳材料负载过渡金属氧化物因其环境友好、成本低、具有较好的催化性能等优点,被广泛应用于各类有机化学反应中。本文首先制备了Fe_2O_3纳米颗粒/氮掺杂多孔碳催化剂,进而利用Ullmann C-N偶联反应,研究了氮掺杂多孔碳材料载体在催化剂方面的作用,评估了其对不同底物的催化性能,并对其循环使用性能进行了测试。结果表明,Fe_2O_3/氮掺杂多孔碳对Ullmann C-N偶联反应中的几类反应的催化活性较高,可以达到90%以上,且具有较好的稳定性。

Pd负载二氧化锰的制备及其催化性能的研究

Pd负载过渡金属氧化物由于其优异的催化性能,被广泛应用于各类有机化学反应中。本文将Pd纳米颗粒负载于不同晶型的Mn O_2的表面,利用1,4-丁二醇的环化反应探究Mn O_2载体对于催化剂催化能力的影响,并通过研究催化剂微观结构,提出该反应可能的反应机理。结果表明,催化剂的活性与表面氧空位及活性Pd有关。

利用放电等离子烧结方法制备氮掺杂石墨烯及其氧还原活性位点研究

本文采用放电等离子烧结(SPS)方法,把采用弧光放电方法制备的石墨烯与尿素混合物在高温下烧结来制备氮掺杂石墨烯(NG)。通过调控SPS工艺参数来调控氮原子在石墨烯中的掺杂类型。采用电化学测试方法,测定了NG在碱性环境下的氧还原活性,确定其氧还原活性位点。实验结果表明,吡啶氮对NG的氧还原活性贡献最大。通过优化工艺参数,用该方法制备的NG的氧还原活性优于商业铂碳。

铁掺杂的钨酸钴纳米棒的制备及电催化性能研究

以六水合氯化钴、二水合钨酸钠、硫酸亚铁为原料,采用溶剂热法制备出一种铁离子掺杂的钨酸钴纳米棒。该电催化剂在碱性条件下表现出良好的电催化产氧活性,在1.89 V(vs RHE)时,其电流密度是未掺杂的钨酸钴纳米棒的5倍。

二硫化钼纳米材料电催化还原小分子物质

近几十年来,对化石类能源的过度依赖催生的能源危机和环境问题,已经引起各国政府和各界学者们的关注。以可再生能源为驱动力,将二氧化碳和氮气转换为高附加值的化学物质,成为一种有前途的方法。开发有效的高活性电催化剂是目前亟需解决的难题。二硫化钼二维纳米材料是一种具有丰富的活性位点和优秀导电性的优秀材料。对二硫化钼的纳米结构及其复合材料进行深入探索,有望在这一研究领域中取得更大的突破。

碳纳米管薄膜

碳纳米管薄膜是新出现的材料,由于具有良好的力学、光学、电学等性质,广泛应用于各个领域。本文主要介绍了碳纳米管薄膜的合成方法、图形化方法、性质及其应用。