首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 187 毫秒
1.
通过简便的两步电沉积法在泡沫镍表面有效复合非晶态Ni3S2材料与富缺陷的NiFe双金属羟基氧化物,从而构建了NiFe/Ni3S2/NF三维分级纳米异质电极。受益于非晶态Ni3S2和富缺陷NiFe材料的结构和催化优势,以及异质界面的强电子相互作用,使得NiFe/Ni3S2/NF催化电极表现出优异的析氧催化性能:达到100 mA·cm-2时的析氧过电位仅为273 mV,远优于大多数已报道的Ni/Fe基复合材料。值得注意的是,在1 mol·L-1KOH溶液中,仅需~372 mV的过电位即可稳定输出1000 mA·cm-2的高电流密度达27 h以上。  相似文献   

2.
采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni3S2/Ni复合电极。通过N2吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安(LSV)曲线、交流阻抗(EIS)谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明:在电流密度为50 mA·cm-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni3S2/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni3S2/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。  相似文献   

3.
在众多非贵金属基材料中,金属有机骨架(MOFs)因其高比表面积和丰富的金属活性中心而成为最有前景的氧气析出反应(OER)催化剂之一.但MOFs的本征催化活性、导电性和稳定性较差,从而影响其在OER电催化中的应用.本工作通过电沉积法在泡沫镍支撑的FeNi MOF纳米片表面引入5 nm的CeO2纳米团簇来提高MOFs的催化活性.CeO2纳米团簇与FeNi MOF纳米片之间的固-固界面相互作用以及CeO2纳米团簇的掺杂有效调控了MOF表面金属位点的电子结构,提高了金属位点的本征电催化活性;同时,CeO2团簇良好的导电性促进了FeNi MOF表面的电荷迁移,从而使CeO2/FeNi MOF的OER活性优于FeNi MOF.在1 mol·L-1 KOH溶液中CeO2/FeNi MOF达到50 mA·cm-2和100 mA·cm-2的电流密度所需要的过电位分别只有220 mV和233 mV,同时表现出快速的反应动力学和优异的稳定性.  相似文献   

4.
通过简单的三步水热法实现尖晶石型过渡金属硫化物CuCo2S4与MoS2的复合, 以三维多孔泡沫镍(NF)为基底, 制得自支撑催化电极MoS2@CuCo2S4-Ni3S2/NF. 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, MoS2纳米片层密集均匀地生长在CuCo2S4-Ni3S2纳米棒表面, 并形成多级核壳结构. 其碱性条件下(1 mol/L KOH)的电催化析氢性能研究结果表明, MoS2与CuCo2S4的复合和特殊形貌的构筑有效提高了电化学活性面积和电子传导效率, 达到10, 100和300 mA/cm2电流密度分别仅需116, 231和282 mV的过电位, 经2000次循环伏安扫描后, 100 mA/cm2电流密度所对应的过电位仅增大6%, 展现出优异的电催化析氢催化活性及较好的稳定性.  相似文献   

5.
通过改变水热法条件合成了不同形貌CeO2载体(棒状CeO2-R、立方体CeO2-C和多面体CeO2-P),并用浸渍法制备了Ni3Fe/CeO2催化剂,继而研究了不同载体形貌Ni3Fe/CeO2催化剂对其甲烷干重整反应性能的影响。采用X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、热重等对反应前后催化剂结构进行表征。结果表明,Ni3Fe/CeO2-R具有较大比表面积和较高的氧空位浓度,在甲烷干重整反应中表现出了优异的催化反应活性。800℃时,CH4和CO2的转化率分别为82%和91%,且反应10 h性能稳定并且其积炭石墨化程度较低。同时,通过CeO2-R载体氧空位对CO2活化,有效抑制了对亲氧性Fe物种的过度氧化行为,反应前后催化剂Ni...  相似文献   

6.
与助催化剂形成异质结,通过调整活性位点的电子结构和电荷输运来提高Ni2P的电催化活性是一种可行的方法。本文成功构建了一种高效的Cu3P/Ni2P异质结催化剂,其中Cu3P本身仅作为助催化剂,通过调节Ni2P的电子转移和表面重构来提高电催化活性。结果表明,在10 mA·cm-2的电流密度下,Cu3P/Ni2P具有优异的析氧反应(OER)活性,过电位为213 mV。结合实验结果和理论计算可知,Cu3P助催化剂可以有效调整Ni中心的电子结构,实现电荷重分布,降低反应能垒,从而显著提高OER催化活性。此外,Cu3P助催化剂诱导的丰富的晶界和晶格畸变促进了表面重构,形成Ni5O(OH)9,为OER提供了有效的活性位点。本工作通过引入助催化剂构建了一种新型异质结电催化剂,为优化过渡金属磷化物的电催化性能提供了一条有效途径。  相似文献   

7.
采用一步固相煅烧工艺制备了碳纳米管原位封装Ni3S2纳米颗粒(Ni3S2@CNT),并研究了其作为钠离子电池(SIBs)负极材料的电化学性能. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安测试、恒流充放电以及交流阻抗等研究了Ni3S2@CNT的物相结构、形貌特征以及电化学性能. 电化学测试表明,材料在100 mA·g -1电流密度下,放电容量可以达到541.6 mAh·g -1,甚至在2000 mA·g -1的大电流密度下其放电比容量也可以维持在274.5 mAh·g -1. 另外,材料在100 mA·g -1电流密度下,经过120周充放电循环后其放电和充电比容量仍然可以保持在374.5 mAh·g -1和359.3 mAh·g -1,说明其具有良好倍率性能和循环稳定性能. 良好的电化学性能归因于这种独特的碳纳米管原位封装Ni3S2纳米颗粒结构. 碳纳米管不但可以提高复合材料的导电性,也可以缓冲Ni3S2纳米颗粒在反复充放电过程中产生的体积膨胀效应,明显改善了Ni3S2@CNT负极复合材料的电化学性能.  相似文献   

8.
CeO2-MnOx催化剂形貌对低浓度甲烷催化燃烧反应性能的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用水热合成法制备了船形、扁球形及纳米片CeO2-MnOx复合氧化物。并运用低温N2吸脱附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR、拉曼光谱、XPS等表征技术对不同形貌CeO2-MnOx复合氧化物的结构与其低浓度CH4催化燃烧反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,CeO2-MnOx复合氧化物的形貌与其催化性能密切相关。其中,扁球形CeO2-MnOx复合氧化物的氧空位、Ce3+含量及表面吸附活性氧物种最多,其CH4催化燃烧反应活性最高,540℃时,可将CH4完全转化;其次是船形CeO2-MnOx复合氧化物催化剂,540℃时其CH4转化率为94.05%;与前两者相比,纳米片CeO2-MnOx复合氧化物催化剂的氧空位及表面吸附活性氧物种较少,活性较差,相同反应温度下,其CH4转化率仅为89.68%。  相似文献   

9.
通过化学处理法在泡沫铜基底表面生成Cu(OH)2纳米线,大大增加了基底材料的表面积和导电性.采用水热法在Cu(OH)2纳米线表面制备片状Ni-CH/Cu(OH)2前驱体,对Ni-CH/Cu(OH)2前驱体进行低温磷化得到多级结构Ni2P/Cu(OH)2催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对催化剂的物质结构和表面形貌进行了表征.采用线性伏安法、恒电位等技术对催化剂的电化学性能进行测试.在1.0 mol·L-1 KOH碱性溶液中,当电流密度为10 mA·cm-2时,Ni2P/Cu(OH)2的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别为133和333 mV,且均具有较好的稳定性.将这种多级结构Ni2P/Cu(OH)2催化剂分别用作阳极和阴极进行全解水电解,电流密度达到10 ...  相似文献   

10.
采用一步水热法,通过改变反应温度和硫酸的用量,在碳纸(CFP)表面可控合成了α?MnO2纳米线和δ?MnO2纳米片阵列,研究了MnO2纳米阵列的电催化析氧反应(OER)性能。结果表明,在碱性介质中,α?MnO2纳米线阵列的OER活性优于δ?MnO2纳米片阵列,在电流密度为10 mA·cm-2时,α?MnO2纳米线阵列的析氧过电位为444 mV(δ?MnO2纳米片的过电位为522 mV)。通过X射线光电子能谱的表征分析可知,更高含量的Mn3+和表面更丰富的氧空位浓度是α?MnO2纳米线阵列催化活性更高的原因。  相似文献   

11.
Electrochemical water splitting requires efficient, low‐cost water oxidation catalysts to accelerate the sluggish kinetics of the water oxidation reaction. A rapid photocorrosion method is now used to synthesize the homogeneous amorphous nanocages of Cu‐Ni‐Fe hydr(oxy)oxide as a highly efficient electrocatalyst for the oxygen evolution reaction (OER). The as‐fabricated product exhibits a low overpotential of 224 mV on a glassy carbon electrode at 10 mA cm?2 (even lower down to 181 mV when supported on Ni foam) with a Tafel slope of 44 mV dec?1 for OER in an alkaline solution. The obtained catalyst shows an extraordinarily large mass activity of 1464.5 A g?1 at overpotential of 300 mV, which is the highest mass activity for OER. This synthetic strategy may open a brand new pathway to prepare copper‐based ternary amorphous nanocages for greatly enhanced oxygen evolution.  相似文献   

12.
丁钰  苗博强  赵越  李富民  蒋育澄  李淑妮  陈煜 《催化学报》2021,42(2):271-278,后插16-后插17
近年来,基于析氧反应(OER)的电化学能量转换体系(如电化学制氢、金属空气电池、氮气电还原和二氧化碳电还原)日益受到人们的关注.各种过渡金属基(Mn,Ni,Co,Fe,Cu等)纳米材料(硫化物、氢氧化物、氧化物、磷化物和氮化物等)被认为是潜在的、可以代替贵金属的碱性OER催化剂.其中,高活性和低成本的Ni(OH)2基电催化剂被广泛关注.由于面积效应、结构效应、电子效应和协同效应等因素,Ni(OH)2基纳米材料的电化学活性与其形貌和化学成分密切相关.引入纳米尺寸的孔,不仅加快了传质,而且增加了边缘活性原子的数量,因而有利于活性的增强.超薄二维(2D)纳米片因具有独特的结构特征,可以为电催化反应提供充足的反应位点和低配位数的表面活性原子.杂原子的引入可以调节纳米材料的电子结构和几何结构以提高它们的电催化活性.本文提出了一种简单的混合氰胶水解策略,成功合成了Fe掺杂的Ni(OH)2纳米片(Ni(OH)2-Fe H-STs).氰胶前驱体骨架结构有助于形成超薄多孔的2D结构,而且,通过调节前驱体的浓度就可以获得一定镍铁原子比的产物.不同Fe含量的Ni(OH)2纳米片的OER活性测试结果表明,Ni/Fe比为3:1的Ni(OH)2-Fe H-STs-Ni3Fe1在碱性环境中具有最佳的OER活性.由于Ni(OH)2-Fe H-STs-Ni3Fe1的超薄2D结构使大多数金属原子暴露在表面,使原子利用率最大化.同时,超薄表面上高活性的低配位数的中心原子,可以作为催化OER的高活性中心.薄片上的孔隙有效地增加了高活性边缘原子的数量并且能够加速反应物和生成物的传质.XPS测试结果表明,Fe的引入显著改变了Ni的电子结构,提高了Ni(OH)2 H-STs的导电性,从而促进了电化学过程中NiIV活性物种的产生,进而改变其OER本征活性.三维镍泡沫(NF)可以防止负载纳米材料的聚集,提高转移反应物/产物的传质速率.因此,本文将Fe掺杂的Ni(OH)2纳米片直接生长在NF基底(简写为Ni(OH)2-Fe H-STs/NF).结果表明,NF基底的引入进一步提升导电性和增加传质.综上所述,由于具有高比表面积、丰富的活性原子、Fe/Ni原子之间的协同效应以及NF基底的高导电性和三维多孔特性,通过氰胶水解法获得的Ni(OH)2-Fe H-STs/NF在KOH溶液中表现出优异的OER活性,在10 mA cm^–2电流密度下过电位仅为200 mV,Tafel斜率为56 mV dec^?1,并且材料具有良好的稳定性.  相似文献   

13.
为简化电解水催化剂的合成过程和优化电解水操作系统, 双功能电解水催化剂的研究, 特别是在碱性条件下同时具有优异催化氢析出和氧析出反应性能的双功能电催化剂的研究尤为重要. 其中, 过渡金属硫化物, 特别是 CoNi 硫化物, 被报道有与氢化酶类似的催化活性中心, 从而具有优异的催化氢析出和催化氧析出反应性能. 虽然有关对过渡金属硫化物的研究很多, 但主要集中在具有一维纳米线和二维纳米片形貌结构的过渡金属硫化物. 不幸的是, 这些形貌结构的过渡金属硫化物在电催化过程中容易聚集和受限于电荷传输能力. 三维纳米结构的材料具有较大的比表面积以分布更多的活性位点和拥有良好的电子传输能力, 所以, 开发三维纳米结构的过渡金属硫化物材料可能是改进其催化电解水性能的一个好途径. 本文采用简单的两步水热法, 通过硫化合成的 CoNi 前体得到了长于泡沫镍上的三维百合花状的 CoNi2S4(Co-Ni2S4/Ni). 它只需要 54 mV 的过电位即可获得 10 mA cm-2的催化氢析出反应电流, 是最好的碱性催化氢析出反应电极材料之一. 它在驱动 100 mA cm-2的催化氧析出反应电流时也只需要 328 mV 的过电位. 另外, 把 CoNi2S4/Ni 分别作为阴极和阳极组装成双电极碱性水电解槽时, 它只需要 1.56 V 的电压即可获取 10 mA cm-2的催化全电解水电流并具有良好的催化全电解水稳定性.扫描电子显微镜、透射电子显微镜和 N2吸脱附曲线测试结果表明, 该三维百合花状的 CoNi2S4/Ni 的表面粗糙度高和拥有多孔特性. 多孔结构的 CoNi2S4/Ni 可提供更多可接触的催化活性位点, 也有利于催化过程中的电解质和生成的气体的扩散与传递. 交流阻抗图谱测试结果表明, CoNi2S4/Ni 具有良好的电子传输能力. 另外, 不同于前期对尖晶石结构的硫化物 AB2S4的研究结果, XPS 结果表明, CoNi2S4/Ni 中含有 Niб+和 Sб-活性物种, 表明 CoNi2S4具有与活性氢化酶类似的活 性中心. Niδ+和 Sδ-可分别作为氢氧根和质子的接收体, 协助促进吸附的水分子的分离, 从而提高材料的催化性能. 所以, Niδ+和 Sδ-活性物种的出现, 大比表面积的三维百合花状多孔结构和良好的电荷传输能力等特性集合于 CoNi2S4/Ni 上使得CoNi2S4/Ni 具有优异的催化氢析出和催化氧析出反应性能.  相似文献   

14.
Ni catalysts supported on Al2O3, ZrO2-Al2O3, CeO2-Al2O3 and ZrO2-CeO2-Al2O3 were prepared by coprecipitation method, and their catalytic performances for autothermal reforming of methane to hydrogen were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. The relationship between the structures and catalytic activities of the catalysts was discussed. The results showed that the catalytic activity and stability of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was better than those of other catalysts with the highest CH4 conversion, H2/CO and H2/COx ratio at 750 ℃. The catalyst showed a little deactivation along the reaction time during its 72 h on stream with the mean deactivation rate of 0.08%/h. The catalytic performance of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was also affected by reaction temperature, no2 : nCH4 molar ratio and nH2O : nCH4 molar ratio. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the formation of ZrO2-CeO2 solid solution could improve the dispersion of NiO, and inhibit the formation of NiAl2O3, and thus significantly promoted the catalytic activity of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst.  相似文献   

15.
Hetero-structure induced high performance catalyst for oxygen evolution reaction(OER)in the water splitting reaction has received increased attention.Herein,we demonstrated a novel catalyst system of NiSe2-CoSe2 consisting of nanorods and nanoparticles for the efficient OER in the alkaline electrolyte.This catalyst system can be easily fabricated via a low-temperature selenization of the solvothermal synthesized NiCo(OH)x precursor and the unique morphology of hybrid nanorods and nanoparticles was found by the electron microscopy analysis.The high valence state of the metal species was indicated by X-ray photoelectron spectroscopy study and a strong electronic effect was found in the NiSe2-CoSe2 catalyst system compared to their counterparts.As a result,NiSe2-CoSe2 exhibited high catalytic performance with a low overpotential of 250 mV to reach 10 mA·cm-2 for OER in the alkaline solution.Furthermore,high catalytic stability and catalytic kinetics were also observed.The superior performance can be attributed to the high valence states of Ni and Co and their strong synergetic coupling effect between the nanorods and nanoparticles,which could accelerate the charge transfer and offer abundant electrocatalytic active sites.The current work offers an efficient hetero-structure catalyst system for OER,and the results are helpful for the catalysis understanding.  相似文献   

16.
罗盼  孙芳  邓菊  许海涛  张慧娟  王煜 《物理化学学报》2018,34(12):1397-1404
在过去的几十年里,数以万计化石能源的开发和利用导致了一系列的环境问题,例如温室效应和水污染等。许多应对的策略被提出以应对环境问题,可再生氢气是其中一个最为瞩目的能源。而在其中,电解水是为了获得可在生氢气最为环保的方案。在阳极发生反应过于低效则限制着这项技术的发展,所以研究开发高效的阳极电催化剂变得尤为重要。在本文中,我们通过一步水热法合成了一种直接生长在泡沫镍基地的NiS-Ni3S2树状异质结阵列。这个材料在实际电解水的阳极反应中表现出巨大的潜能,表现出高效的电催化性能和超强的稳定性能。NiS-Ni3S2树状异质结阵列比纳米棒状Ni3S2表现出更好的性能。因为其拥有更高的比表面积和NiS-Ni3S2之间协同效应展现。NiS-Ni3S2树状异质结阵列的高性能也可能是因为其紧密地与泡沫镍基地连接,拥有较好的电子传输路径。同时,在反应的过程中,一些羟基氢氧化镍的产生也有利于催化效果的提升。毫无疑问,NiS-Ni3S2树状异质结阵列作为电解水的阳极催化剂拥有极大的前景。  相似文献   

17.
《中国化学快报》2022,33(8):3787-3791
The construction of rich phase interfaces to increase active reaction area in hybrid materials is an excellent strategy to improve electrochemical performance. Under this guideline, MIL-101@OX-metal organic framework (MOF) is constructed by the "MOF on MOF" method, then converts to MIL-101@NiFe-layered double hydroxides (LDH) by in situ transformation in alkaline solution. MIL-101@NiFe-LDH shows excellent electrochemical water oxidation performance. It needs only an overpotential of 215 mV to drive 10 mA/cm2 of oxygen evolution reaction (OER), which is less than that of NiFe-LDH, MIL-101. In addition, MIL-101@NiFe-LDH has the smallest Tafel slope (55.1 mV/dec) compared with NiFe-LDH (61.1 mV/dec), MIL-101 (150.8 mV/dec). The excellent water oxidation activity is due to the high phase interfaces derived from high specific surface area of MOF. This work offers an alternative method for making MOF/LDH heterostructures with an optimized phase interfaces and provides new insights for OER.  相似文献   

18.
A novel MoS2 quantum dots/CoSe2 nanosheet (MoS2 QDs/CoSe2) hybrid with 0D/2D heterostructure has been developed. The CoSe2 nanosheets (NSs) enable an excellent oxygen evolution reaction (OER) activity with increasing vacancy configuration on one hand, while the MoS2 QDs serve as an eminent hydrogen evolution reaction (HER) catalyst on the other. By integrating MoS2 QDs and CoSe2 NSs, the hybrid exhibits excellent electrocatalytic performances in HER and OER. The unique 0D/2D hetero‐interface increases the exposed active sites and facilitates electron transfer, thereby boosting the electrocatalytic activity. Relatively low overpotentials of 82 mV and 280 mV are required to drive the current density of 10 mA/cm2 for HER and OER, with corresponding Tafel slopes of 69 and 75 mV/dec, respectively. As such, this work provides an efficient yet simple approach to construct bifunctional electrocatalysts with enhanced activity and stability.  相似文献   

19.
The development of highly active and stable reversible oxygen electrocatalysts is crucial for improving the efficiency of metal-air battery devices. Herein, an efficient liquid exfoliation strategy was designed for producing silk-like FeS2/NiS2 hybrid nanocrystals with enhanced reversible oxygen catalytic performance that displayed excellent properties for Zn-air batteries. Because of the unique silk-like morphology and interface nanocrystal structure, they can catalyze the oxygen evolution reaction (OER) efficiently with a low overpotential of 233 mV at j = 10 mA cm?2. This is an improvement from the recently reported catalysts in 1.0 M KOH. Meanwhile, the oxygen reduction reaction (ORR) activity of the silk-like FeS2/NiS2 hybrid nanocrystals showed an onset potential of 911 mV and a half-wave potential of 640 mV. In addition, the reversible oxygen electrode activity of the silk-like FeS2/NiS2 hybrid nanocrystals was calculated to be 0.823 V, based on the potential of the OER and ORR. Further, the homemade rechargeable Zn-air batteries using FeS2/NiS2 hybrid nanocrystals as the air-cathode displayed a high open-circuit voltage of 1.25 V for more than 17 h and an excellent rechargeable performance for 25 h. The solid Zn-air batteries exhibited an excellent rechargeable performance for 15 h. This study provided a new method for designing interface nanocrystals with a unique morphology for efficient multifunctional electrocatalysts in electrochemical reactions and renewable energy devices.  相似文献   

20.
《Journal of Energy Chemistry》2017,26(6):1196-1202
The large-scale synthesis of efficient nonprecious bifunctional electrocatalysts for overall water splitting is a great challenge for future renewable energy conversion systems. Herein, Ni_2P nanosheet arrays directly grown on three-dimensional(3 D) Ni foam(Ni P/NF) are fabricated by hydrothermal treatment of metallic Ni foam with H_2O_2 solution and subsequent phosphidation with NaH_2PO_2. The Ni P/NF as electrocatalyst exhibits superior activities for both hydrogen evolution reaction(HER) and oxygen evolution reaction(OER). Most importantly, employing both as the cathode and anode for an alkaline water electrolyzer, Ni P/NF only requires a cell voltage of 1.63 V to reach a current density of 10 mV cm~(-2), together with stronger durability. Preliminary catalytic information suggests that the tailored 3 D superstructure and integrated electrode configurations afford improved active sties and enhanced electron/mass transfer,responding for the outstanding activity and stability.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号