基于磺酰基杯[4]芳烃的Co16笼簇的合成、结构及电化学性质

以氯化钴、 对叔丁基磺酰杯[4]芳烃(H₄TC4A-SO₂)和非对称性3-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(H₂L)为原料, 通过溶剂热法合成了一个具有四面体配位笼结构的16核化合物[Co₁₆(TC4A-SO₂)₄(OH)₄(L)₈]·[(C₈H₂₀N)(C₄H₁₂N)₂(C₂H₈N)]·solvent(Co₁₆-TC4A-SO₂). 采用X射线单晶衍射、 X射线粉末衍射、 热重分析、 红外光谱方法对配合物进行了表征. 将Co₁₆-TC4A-SO₂笼簇直接负载到碳纸上(Co₁₆-TC4A-SO₂/CP)用作工作电极, 其对析氧反应(OER)展现出较好的催化性能. 在1 mol/L KOH中, Co₁₆-TC4A-SO₂/CP在343.8 mV的过电位下达到10.0 mA/cm ²电流密度, Tafel斜率为79.31 mV/dec, 并且在20.0 mA/cm ²电流密度下表现出长达48 h的催化稳定性.     

A Novel Co(Ⅱ)-organic Framework with Multiple Active Sites for Selective Gas Adsorption

A novel metal-organic framework[Co(BTTA)(H₂O)₂]_n(FJI-H₂4)has been prepared from H₂BTTA ligand and CoCl₂,and its structure was determined by single-crystal X-ray diffraction,thermogravimetric analysis,and Fourier transform infrared spectroscopy.It has relatively narrow pores and high density of open metal ions and free Lewis base sites.Gas adsorption tests demonstrate that FJI-H₂4 has moderate CO₂(34.0 cm³·g^–1)and C₂H₂(53.0 cm³·g^–1)adsorption capacity,but displays high selectivity of CO₂/N₂(87)and C₂H₂/CH₄(66)under ambient conditions(298 K,1 atm),which may be attributed to its relatively narrow pores and polar environment.This work will provide a potential strategy for preparing practical porous metal-organic frameworks for gas adsorption and purification.     

Ni2P/Cu(OH)2催化剂的制备及其全解水性能研究

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 ...     

四核钴羰基簇合物的合成和晶体结构

用Co₂(CO)₈与有机杂环二硫代次膦酸盐SP(C₆H₄OR)(S)N(C₆H₅)NC(Me)(R=Me,Et)反应,得到两类4个含S,P桥基配体的四核钴羰基簇合物Co₄(CO)₁₀(μ₄-S)[μ₄-P(C₆H₄OR)](1:R=Me;3:R=Et)和Co₄(CO)₁₀(μ₃-S)[μ₂-P(C₆H₄OR)N(C₆H₅)NC(Me)](2:R=Me,4:R=Et).在反应中,前配体中的PS键以及C-S,P-S,P-N键劈开,产生的分子片与金属钴原子配位,组建成新的羰基钴簇.对这4个簇合物进行了元素分析,IR,¹HNMR和MS谱学表征,并测定了簇合物4的晶体结构,该晶体属单斜晶系,P2₁/c空间群,晶胞参数a=1.9065(4)nm,b=1.0081(2)nm,c=1.6663(3)nm,β=97.36(3)°,V=3.1704(11)nm₃,Z=4,D_c=1.743g/cm³.Co1Co3Co4呈三角形分布,其中Co-Co平均键长为0.251nm,而Co₂在该三角平面的一侧,Co2-Co3键为0.269nm.该簇合物分子骨架为三角钉型结构,每个Co原子的立体几何均为变形八面体,但配位环境各不相同.     

新型双四面体过渡金属簇合物的合成与表征

利用Co₂(CO)₈与[Cl₃CC(O)OCH₂]₂的反应合成了以C(O)OCH₂CH₂OC(O)桥联两个Co₃C四面体骨架为特征的新型双四面体簇合物[(CO)₉Co₃(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂(1);1与不同物质的量比的Na[M(CO)₃C₅H₄R](M=Mo,W;R=H,C(O)Me)反应,得到一步交换的产物(CO)₉Co₃(μ₃-C)C(O)OCH₂CH₂OC(O)(μ₃-C)Co₂M(CO)₈(C₅H₄R)[M=Mo,R=H(2);M=Mo,R=C(O)Me(3);M=W,R=H(4);M=W,R=C(O)Me(5)]或两步交换的产物[(C₅H₄R)(CO)₈Co₂M(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂[M=Mo,R=H(6);M=Mo,R=C(O)Me(7);M=W,R=H(8);M=W,R=C(O)Me(9)].5或9分别与Na[Mo(CO)₃C₅H₅]以12的物质的量比反应得到含一个手性四面体骨架(CoMoWC)的(C₅H₅)(CO)₈Co₂Mo(μ₃-C)C(O)OCH₂CH₂O·C(O)(μ₃-C)CoMoW(CO)₇(C₅H₄C(O)Me)(C₅H₅)(10)或含两个手性四面体骨架(CoMoWC)的[(C₅H₅)(C₅H₄C(O)Me)(CO)₇CoMoW(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂(11);对化合物1_11进行了CH元素分析、IR和¹HNMR等表征.结果表明,在金属交换反应中处于不同簇环境下的Co(CO)₃基团反应活性不同.对化合物1进行了晶体X射线衍射分析.化合物1的晶体属单斜晶系,P2₁/n(#14)空间群,晶胞参数a=0.933 0(2)nm,b=1.519 7(4)nm,c=1.178 3(4)nm,=91.16(2)°,Z=2,F(000)=972.分子结构呈中心对称.     

Ruthenium nanoclusters anchored on cobalt phosphide hollow microspheres by green phosphating process for full water splitting in acidic electrolyte

Transition metal phosphide(TMP) based electrocatalysts possessing special crystal and electronic structures attract broad attention in the field of electrocatalysis.Immense effort is made to optimize TMP catalysts aiming to satisfy the electrochemical catalysis performance.In this work,an environmentally friendly in situ green phosphating strategy and spatial limiting effect of the RuCo precursor is employed to fabricate the ruthenium nanoclusters anchored on cobalt phosphide hollow microspheres(Ru NCs/Co₂P HMs).The obtained Ru NCs/Co₂P HMs electrocatalysts exhibit high hydrogen evolution reaction(HER) activity at wide pH ranges,which require an overpotential of 77 mV to achieve the current density of 10 mA/cm² in 0.5 mol/L H₂SO₄ and 118 mV in 1.0 mol/L KOH.Besides,the multifunctional Ru NCs/Co₂P HMs exhibit good oxygen evolution reaction(OER) activity with an overpotential of 197 mV to reach the current density of 10 mA/cm² in 0.5 mol/L H₂SO₄,which is below that of the commercial RuO₂ electrocatalyst(248 mV).A two-electrode electrolyzer is assembled as well,in acid electrolyte,it achieves a current density of 10 mA/cm² at a voltage of 1.53 V,which is superior to that of the benchmark of precious metal-based electrolyzer(1.58 V).     

磷化镍/氮硫双掺杂石墨烯复合材料的制备及电催化析氢性能

采用水热法合成了具有高活性的磷化镍纳米晶(Ni₂P), 并合成了氮、 硫共掺杂石墨烯负载磷化镍纳米催化剂(Ni₂P/NSRGO). 对该催化剂的结构和形貌进行了表征, 并研究其电催化析氢性能. 电化学测试结果表明, Ni₂P/NSRGO复合电催化剂的析氢性能优于Ni₂P/RGO催化剂, 具有较小的Tafel斜率(35 mV/dec)、 较低的过电位(η₁₀=140 mV)和良好的稳定性.     

气液界面法组装的Ni3(HITP)2电致变色薄膜及其性能

由于缺乏可控的成膜技术,三亚苯类金属有机框架(MOFs)材料的应用受到了限制。我们在气液界面组装了不同厚度的Ni₃(HITP)₂薄膜(HITP^3-=2,3,6,7,10,11-六亚氨基三亚苯),并将制备的薄膜转移到导电玻璃表面。利用X射线衍射(XRD)、场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对样品的晶体结构、微观形貌和元素组成进行表征,采用紫外可见分光光度计以及电化学工作站对Ni₃(HITP)₂薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明,得益于Ni₃(HITP)₂电致变色薄膜的多孔结构和与电解液良好的接触,所得薄膜电极N-20具有较短的着色响应时间/褪色响应时间(0.6/0.7 s),且着色效率可达530 cm²·C^-1;而N-50具有较大的光调制范围(740 nm,70%)。     

一种新型结构的七核钴原子羰基簇合物的合成与结构研究

C₂H₅SPCl₂与Co₂(CO)₈反应的产物经柱层析分离得3条带,第一条为深棕色,经IR谱、¹HNMR、谱、元素分析、X光单晶结构分析,确定该带产物为七核钴原子簇CO₇(μ₇-S)(μ₄-PSC₂H₅)(μ-SC₂H₅)₂(μ-CO)₂(CO)₁₂,是八面体骨架Co₄PS和四面体骨架Co₃S结合的松散原子簇合物。     

N,O-配体钴化合物的合成及其环氧丙烷羰化酯化的催化性能

合成了9种N,O-配体化合物L¹～L⁹.化合物L¹～L⁴分别与0.5 equiv.Co₂(CO)₈发生氧化还原配位反应生成中性单核钴化合物1～4;L⁵～L⁷分别与1 equiv.Co₂(CO)₈发生歧化和氧化还原配位反应;L⁸与5/6 equiv.Co₂(CO)₈以及1.2equiv.MeOH和0.4 equiv.H₂O发生歧化和氧化还原配位反应;L⁹与0.5 equiv.Co₂(CO)₈发生歧化配位反应生成同钴核离子对化合物5～9.这些化合物中的阴离子均为[Co(CO)₄]^-.相应地,化合物8中的阳离子是三核钴簇,其它化合物中的阳离子都是单核钴.化合物1～9通过FT-IR谱...     

不同半导体体系中磷化镍光催化甲酸分解的助催化作用

研究了在不同的半导体体系(TiO₂, CdS和C₃N₄)中, Ni₂P光催化甲酸(HCOOH)分解制氢的助催化效应. 作为助催化剂, Ni₂P与3种半导体形成的复合光催化剂均表现出良好的HCOOH分解制氢活性. Ni₂P/TiO₂, Ni₂P/CdS, Ni₂P/C₃N₄ 3种光催化剂最优的产氢活性分别为41.69, 22.45和47.67 μmol·mg^-1·h^-1, 分别为纯TiO₂, CdS和C₃N₄的3.8倍、 10倍和210倍, 表明Ni₂P在光催化HCOOH分解制氢体系中具有普适性. 研究了光催化HCOOH分解制氢的机理, Ni₂P的加入使光生电子从半导体转移至Ni₂P, 提高了光生电子-空穴对的分离效率; Ni₂P还促进了活性物种·OH的生成, 提高了光催化HCOOH分解的产氢速率.     

纳米MgO掺杂改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料

将氢氧化物共沉淀法制备的(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)（OH）₂在500℃热处理5 h得到具有尖晶石结构、纳米尺寸的氧化物M₃O₄(M=Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3).将其与LiOH及不同量的纳米MgO混合均匀,并在850℃热处理24 h制备了Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1/xMg_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）正极村料.随着Mg掺杂量的增大,正极材料的晶胞参数增大;少量的Mg掺杂增大了锂离子的扩散系数,而过度掺杂却使锂离子扩散系数有所降低,其中Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Mg_0.02O₂的锂离子扩散系数最大,其脱出和嵌入扩散系数分别为D_Li-dein=29.20×10^-11cm²·S^-1和D_Li-in=4.760×10^-11cm²·s^-1;其以3C倍率充放电的平均放电比容量为139.3 mAh·g^-1,比未掺杂的原粉约高9.5 mAh·g^-1;另外其循环性能也得到了大幅度改善.     

席夫碱型环磷腈类化合物的合成及光谱性质

通过亲核取代反应, 在2,2'-联苯二酚氧基环氯磷腈母体N₃P₃(O₂C₁₂H₈)₂Cl₂ (1)和N₃P₃(O₂C₁₂H₈)Cl₄ (2)上引入2-醛基吡啶与对胺基苯酚形成的席夫碱侧基, 合成了两种新型环磷腈化合物N₃P₃(O₂C₁₂H₈)₂(p-O-Ph-N＝C-Py)₂ (3)和N₃P₃(O₂C₁₂H₈)(p-O-Ph-N＝C-Py)₄ (4), 这些化合物是一类能形成配合物的多齿配体. 通过元素分析, IR, ¹H NMR, ³¹P NMR和TOFMS确定其结构, 研究了它们的吸收光谱和荧光光谱. H^＋和Cu^＋离子对其光谱性质的影响研究表明两种化合物的吸收和荧光光谱对H^＋和Cu^＋离子异常敏感, 因而在作为这些阳离子的荧光探针方面具有应用前景.     

Dramatically Enhanced Visible-light-responsive H_2 Evolution of Cd_(1-x)Zn_xS via the Synergistic Effect of Ni_2P and 1T/2H MoS_2 Cocatalysts

Photocatalytic hydrogen generation from water-splitting holds huge promise for resolving the current energy shortage and environmental issues.Nevertheless,it is still challenging so far to develop non-noble-metal photocatalysts which are efficient toward solar-powered hydrogen evolution reaction(HER).In this work,through an ultrasonic water-bath strategy combined with solvothermal and electrostatic assembly processes,we obtain homogeneous Cd_1-xZn_xS–Ni₂P–MoS₂ hybrid nano-spheres consisting of Cd_1-xZn_xS solid solutions decorated by Ni₂P and 1 T/2 H MoS₂ cocatalysts,which demonstrate excellent activity and stability for visible-light-responsive(λ>420 nm)H₂ production.Specifically,the Cd_1-xZn_xS-Ni₂P-MoS₂ nano-spheres with 2 wt%Ni₂P and 0.2 wt%MoS₂(CZ_0.7S–2 N–0.2 M)exhibit the optimal HER activity of 55.77 mmol·g^-1·h^-1,about 47 and 32 times more than that of CZ_0.7S and Pt–CZ_0.7S,respectively.The outstanding HER performance of Cd_1-xZn_xS–Ni₂P–MoS₂ can be ascribed to the presence of abundant HER active sites in Ni2 P nanoparticles and 1 T/2 H MoS₂ nanosheets as well as the effective transfer and separation of charge carriers.Moreover,the coupling sequence of cocatalysts in Cd_1-xZn_xS–Ni₂P–MoS₂ is found to be critical in the regulation of charge transfer pathways and thus the resultant photocatalytic efficiency.The results displayed here could facilitate the engineering of high-performance photocatalysts employing multi-component cocatalysts for sustainable solar-to-fuel conversion.     

多孔Ni@Ni2P纳米棒的制备及其电氧化尿素性能

以棒状二水合草酸镍(NiC₂O₄·2H₂O)为前驱体，通过简单易控的磷化操作制备多孔Ni@Ni₂P纳米棒电催化剂，利用TEM、XRD、XPS等表征手段对其微观形貌和结构进行探究，并在含有尿素的碱性电解液中进行电化学(UOR)测试，评估其电氧化尿素的活性和稳定性。结果表明：利用磷化调控可制备出由纳米颗粒组装形成的多孔棒状Ni@Ni₂P；多孔Ni@Ni₂P纳米棒电催化剂在三电极体系中，在10 mA/cm²的电流密度下过电位仅为55 mV，具有较低的塔菲尔斜率86.3 mV/dec，在9小时的稳定性测试中，电流密度几乎无衰减；且在两电极体系测试中具有优异的电催化UOR活性(1.417 V,10 mA/cm²)和稳定性(8小时测试中，可保持初始值的86.7%)。     

钴电极在碱性溶液中氧化还原反应的现场共聚焦显微喇曼光谱研究

采用现场共聚焦显微喇曼光谱研究钴电极在碱性溶液中的氧化还原行为和生成物的喇曼光谱特征.研究结果表明:电位正向扫描时,在-0.64V左右Co氧化生成Co(OH)₂和CoO,随着电位正移逐步生成Co₃O₄,在正电位区电极表面层主要是Co₃O₄、CoOOH和CoO₂等;电位负向扫描时,电极表面上的高价含氧化合物相继还原为Co₃O₄和Co(OH)₂,并最终还原为Co.由不同电位下的生成物的喇曼光谱可以看出:电极表面上的氧化还原反应是随电位变化而逐步进行的连续化反应过程,并主要形成复合含氧化合物.     

甘氨酸-硝酸盐法制备中温SOFC电解质及电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉末的方法--甘氨酸-硝酸盐法合成中温SOFC所有元件的初始粉体,电池的电解质材料是(CeO₂)x(SmO_1.5)_{1-x(x=0.9,0.85,0.8),阳极材料是掺(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2(SDC)的NiO,阴极材料是SDC与La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的复合材料.其中以(CeO2)0.9(SmO1.5)0.1为电解质的单电池性能最好,在750℃时短路电流密度为0.5A/cm²,最大功率密度达0.104W/cm².通过SEM结果分析,掺杂摩尔分数20%SmO1.5的电解质晶界非常明显,而掺杂10%的电解质晶界有很强的融合消失的趋势.}     

磷化镍催化剂的制备机理及其加氢脱氮性能

采用热重-质谱联用技术研究了次磷酸盐在氮气中的热分解过程,探讨了次磷酸盐热分解法制备磷化镍的反应机理:次磷酸镍中的Ni²⁺能够"催化"H₂PO₂^-低温发生歧化反应生成PH₃,继而还原Ni²⁺得到Ni₂P。制备了不同负载量的Ni₂P/SiO₂催化剂,用X射线衍射(XRD)、低温N₂吸附-脱附、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析技术对催化剂结构进行表征。结果表明,Ni₂P活性组分在SiO₂载体上具有良好的分散性,颗粒粒径为5～8 nm。以喹啉为加氢脱氮模型化合物,在高压微型固定床反应器上对催化剂活性进行评价,在反应温度为360℃、氢气压力为2.0 MPa、液时空速为2.0 h^-1、氢油体积比为500:1时,Ni₂P(20%)/SiO₂催化剂的加氢脱氮率为41.5%。     

超小纳米Co3O4耦合高含氮碳复合材料的电催化析氧性能研究

过渡金属氧化物是一种具有高效催化活性的电解水析氧反应催化剂,但低电子电导率限制了其催化活性,将活性纳米材料与导电基质材料复合,是构筑高性能电极材料或电化学催化剂的有效途径。采用溶剂热法制备了负载在C₃N₄上的聚合卟啉,经Co元素修饰和热处理后得到Co₃O₄/NC催化剂,采用XRD、SEM、TEM、XPS和FT-IR等方法对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,Co₃O₄/NC-600具有超小纳米Co₃O₄结构,且其含氮量高,吡啶N与Co之间产生了协同作用,催化剂在OER反应中表现出良好的催化性能,其Tafel斜率仅为66.4 mV/dec,达到10 mA/cm²的电流密度所需的过电势为343.3 mV。     

Cu3P辅助诱导Ni2P电荷定向转移和表面重构以获得高效析氧活性

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。