不同碱溶液表面处理对稀土镁镍基储氢合金的影响（英文）

采用相同浓度即6 mol·L-1 LiOH、NaOH和KOH对稀土镁镍基储氢合金进行表面处理,研究了不同碱溶液和不同处理时间对合金表面形貌、组成和电极电化学性能的影响。研究表明,合金经6 mol·L-1 NaOH溶液处理10 min后具有最好的综合电化学性能。但随着处理时间的延长,采用6 mol·L-1 NaOH溶液处理的合金放电容量衰减明显,实验证明这是由合金表面稀土元素和Al元素的大量溶解进入碱溶液造成的。3种碱溶液比较,Li OH溶液能有效去除合金表面镁元素减少合金在碱溶液处理过程中的氧化,虽然形成的表面不利于H在合金表面的吸脱附,却能有效提高合金在碱溶液中的抗腐蚀能力,提高合金的循环稳定性。     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

固定漆酶聚苯胺-CoC2O4纳米复合物修饰电极的直接电化学

采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、交流阻抗谱以及计时电流法等电化学方法,结合红外光谱、紫外-可见分光光度法、原子力显微镜、透射电子显微镜以及原子吸收光谱等辅助手段,表征了固定漆酶的聚苯胺-草酸钴纳米复合物的化学组成、结构和形貌,测试了纳米复合物固酶前后的导电性能的变化,研究了纳米复合物修饰电极上固定漆酶的直接电化学行为,评估了该电极的催化氧还原效能以及作为电化学传感器检测氧分子的性能。实验结果表明该电极在不含电子介体的溶液中以酶活性中心T2作为首要电子受体,将得到电子传递给化学吸附的氧气使其被电还原,其表观电子迁移速率为0.017 s^-1,且具有良好的催化氧还原性能（氧还原起始电位：460 mV vs NHE,转化氧分子为水的表观速率常数为2.6×10^-4 s^-1）,酶电催化氧还原为水分子步骤为反应的速控步。该电极作为电化学传感器对氧具有极低检测限（0.20 μmol·L^-1）,宽线性响应范围（0.4~7.5 μmol·L^-1）以及对底物高亲和力（K_M=122.4 μmol·L^-1）等优势。     

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散,调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构,通过溶液离子交换法制备CuY催化剂,研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、²⁹Si-NMR、XRD、NH3/CO-TPD、H₂-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明,在碱溶液处理过程中,NaY分子筛骨架中的Si（0Al）和Si（1Al）原子被优先脱除,且笼结构坍塌使得临近超笼连接,逐步形成直径为3.47~3.66 nm,孔容介于0.142~0.226 cm³·g^-1的介孔,在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时,提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加,CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L^-1时,NaY分子筛介孔直径为3.47 nm,孔容达到最大（0.226 cm³·g^-1）,相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g^-1·h^-1、67.8%和14.0%,活性最佳。     

碱处理浓度对预脱铝ZSM-5成孔过程及其MTG反应性能的影响

在80℃水浴条件下,对ZSM-5分子筛进行酸碱处理改性;重点考察了碱处理溶液浓度对酸预处理脱铝后ZSM-5分子筛微观结构及其催化甲醇制汽油(MTG)性能的影响。通过BET、XRD、FT-IR、NH₃-TPD和TEM等手段对样品进行表征。结果表明,单独酸处理没有改变分子筛孔结构,单独碱处理产生了并不明显的介孔。酸预处理后再碱处理可促进介孔的产生,产生更为显著的介孔结构;而且随着碱处理强度的增加,分子筛样品的介孔比表面积比例和孔体积均先增大后降低。酸浓度2 mol·L^-1,碱浓度0.4 mol·L^-1条件处理得到的分子筛,介孔比表面积比例和孔容均达到最大,酸量和酸强度最低。在400℃,0.1 MPa,WHSV=2.1 h^-1条件下,甲醇制汽油反应性能最佳:汽油收率由未改性时的30wt%提高到34wt%,寿命更是由16 h延长到135 h,芳烃含量由原来的73wt%降至20wt%。     

碱处理浓度对预脱铝ZSM-5成孔过程及其MTG反应性能的影响

在80℃水浴条件下,对ZSM-5分子筛进行酸碱处理改性;重点考察了碱处理溶液浓度对酸预处理脱铝后ZSM-5分子筛微观结构及其催化甲醇制汽油(MTG)性能的影响。通过BET、XRD、FT-IR、NH₃-TPD和TEM等手段对样品进行表征。结果表明,单独酸处理没有改变分子筛孔结构,单独碱处理产生了并不明显的介孔。酸预处理后再碱处理可促进介孔的产生,产生更为显著的介孔结构;而且随着碱处理强度的增加,分子筛样品的介孔/微孔比表面积比例和孔体积均先增大后降低。酸浓度2mol·L^-1,碱浓度0.4mol·L^-1条件处理得到的分子筛,介孔比表面积比例和孔容均达到最大,酸量和酸强度最低。在400℃,0.1MPa,WHSV=2.1h^-1条件下,甲醇制汽油反应性能最佳:汽油收率由未改性时的30wt%提高到34wt%,寿命更是由16h延长到135h,芳烃含量由原来的73wt%降至20wt%。     

惰性盐辅助合成介孔石墨化碳片及其电容性能

以惰性盐KCl为模板、硝酸镍为金属催化剂镍源、葡萄糖为碳源,通过碳化处理制备了介孔石墨化碳片。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射仪和比表面测试仪对介孔石墨化碳片进行了表征。探讨了碳片形成的机理,采用三电极测试体系研究了介孔石墨化碳片电极材料的电化学性能。结果表明,10gKCl制备的碳片比表面积最大（989m²·g^-1）,在6mol·L^-1KOH电解液中,当电流密度为0.5A·g^-1时,比电容达到180F·g^-1;当电流密度达到10A·g^-1时,比电容维持在148F·g^-1,显示了电极具有较好的倍率性能;在10A·g^-1条件下,2000次循环充放电测试后电容没有发生衰减,展示了在超级电容器方面的应用潜力。     

基于金纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于 Fe³⁺和 Cu²⁺的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe³⁺和 Cu²⁺通过与 KI溶液反应,将 I^-氧化成 I₂。I₂刻蚀 AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe³⁺和Cu²⁺的检测。结果表明,反应温度为50℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L^-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^-1 KI溶液,与 2 mL 500 μmol·L^-1 Fe³⁺或 30 μmol·L^-1 Cu²⁺反应 25或 90 min,可将 AuNRs刻蚀至 LSPR 吸收峰消失。该方法对 Fe³⁺和 Cu²⁺检测具有高选择性和准确性,对于 Fe³⁺、Cu²⁺共存体系的检测,可通过加入适量 F-与 Fe³⁺生成配合物[FeF₆]3^-完成对 Fe³⁺的化学掩蔽,消除Fe³⁺的干扰,实现共存体系中Cu²⁺的准确检测。     

电解液成分、厚度及表面改性对旋涂法制备的BiVO4膜层光电化学性能的影响

采用旋涂法在FTO（SnO₂∶F）导电玻璃衬底上沉积得到BiVO₄多孔薄膜用以光解水,改变前驱体的浓度和旋涂次数以调控薄膜的厚度。研究了电解液成分、膜层厚度及表面改性等因素对刚经历过退火处理的BiVO₄薄膜光电化学（PEC）性能的影响。结果表明：通过在电解液中添加适量的空穴吞噬剂Na₂SO₃,或对表面进行Co-Pi改性均能有效改善BiVO₄薄膜的PEC活性。这些措施均能有效抑制固液界面处的载流子复合反应。经Co-Pi改性的BiVO₄薄膜在0.6 V（vs SCE）偏压下,0.1 mol·L^-1 Na₂SO₄+0.1 mol·L^-1 Na₂SO₃的电解液中展现出最高的光电流密度（4.3 mA·cm^-2）。此外,选用一个代表性BiVO₄薄膜作为光阳极制备了一个PEC生物传感器,在检测谷胱甘肽（GSH）上表现出比较高的灵敏度。本研究证实了BiVO₄薄膜的PEC性能严重依赖着光俘获效率和载流子输运过程。     

石墨烯助剂与Ni(Ⅱ)活性位点协同增强TiO2制氢性能

采用水热法和低温浸渍法制备了电子助剂还原石墨烯(rGO)和界面活性位点Ni(Ⅱ)共修饰的高效TiO₂光催化剂(简称Ni(Ⅱ)/TiO₂-rGO)。制氢性能测试结果表明：相比于TiO₂和单独还原石墨烯复合的TiO₂,经还原石墨烯与Ni(Ⅱ)协同修饰后的TiO₂表现出更高的光催化制氢性能。其中,Ni(Ⅱ)/TiO₂-rGO(0.1 mol·L^-1)具有最高制氢性能,制氢速率达到77.0 μmol·h^-1,分别是TiO₂(16.4 μmol·h^-1)和TiO₂-rGO(28.0 μmol·h^-1)的4.70倍和2.75倍。还原石墨烯助剂与Ni(Ⅱ)活性位点协同增强制氢性能的原理是：还原石墨烯作为电子助剂可以快速捕获和传输电子,Ni(Ⅱ)作为界面活性位点可以从溶液中捕获H⁺,提高界面反应速率,2种助剂协同作用加快了TiO₂上的光生电子-空穴对的有效分离。     

Voltammetric Study and Detection of Methane on Nickel Hydroxide–Modified Nickel Electrode

Abstract

The nickel hydroxide–modified nickel (NMN) electrode was prepared by cyclic voltammetry. The modified electrode exhibited better catalytic effect toward electrochemical oxidation of methane in 1.0 mol · L^?1 NaOH solution. The catalytic activation of nickel hydroxide on the nickel electrode surface was investigated in different supporting electrolyte solutions by the cyclic voltammetry method in detail, and the related electrochemical oxidation of methane at the NMN electrode was first proposed by amperometric i‐t curve method under the experiment conditions. The results indicated that in the 1.0 mol · L^?1 NaOH solution, the anodic peak current increased with the increased concentration of methane.     

Fe_2O_3-Modified Hydrogen Storage Alloys as Electrocatalyst for Borohydride Oxidation

The effects of hot alkaline treatment and Fe₂O₃ modification of hydrogen storage alloy on the electrocatalytic activity for oxidation of borohydride have been investigated using linear sweep voltammetry. The performance of borohydride electrochemical oxidation was significantly influenced by the hot alkaline treatment and Fe₂O₃ modification of the hydrogen storage alloy. The results showed that the current density of the Fe₂O₃‐modified hot alkaline‐treated hydrogen storage alloy electrode containing 5 wt% Fe₂O₃ reached 125 mA·cm^?2 in 0.10 mol·L^?1 NaBH₄ and 2 mol·L^?1 NaOH solution at ?0.55 V vs. saturated Ag/AgCl, KCl electrode.     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

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。     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

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。     

惰性盐辅助合成介孔石墨化碳片及其电容性能

以惰性盐KCl为模板、硝酸镍为金属催化剂镍源、葡萄糖为碳源,通过碳化处理制备了介孔石墨化碳片。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射仪和比表面测试仪对介孔石墨化碳片进行了表征。探讨了碳片形成的机理,采用三电极测试体系研究了介孔石墨化碳片电极材料的电化学性能。结果表明,10 g KCl制备的碳片比表面积最大(989 m2·g-1),在6 mol·L-1KOH电解液中,当电流密度为0.5 A·g-1时,比电容达到180 F·g-1;当电流密度达到10 A·g-1时,比电容维持在148 F·g-1,显示了电极具有较好的倍率性能;在10 A·g-1条件下,2 000次循环充放电测试后电容没有发生衰减,展示了在超级电容器方面的应用潜力。     

稀土元素对Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

本文研究了稀土元素对Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti0.26Zr0.07V0.24-xMn0.10Ni0.33REx(RE=Ce,Nd,Gd;x=0.01)合金均有V基固溶体相和C14型Laves相两相组成。合金中两相的晶格参数随加入稀土元素的不同而发生变化。稀土元素部分取代可改善合金电极的活化性能。然而,对合金电极的其他性能影响因元素种类不同而各异。Ce取代增大了合金电极的最大放电容量,Nd元素可以有效改善合金的高倍率放电性能。工作温度对合金电极的放电容量影响较大,Nd和Gd在333 K最大放电容量可达426和465 mAh.g-1。过高的温度使其循环容量衰减加剧。     

柚子皮衍生的分级多孔碳作为高性能超级电容器的电极材料

使用CTAB作为软模板,水热处理柚子皮,再以碳化和KOH活化过程得到了分级多孔碳(HPC),这种分级多孔碳材料的比表面积高达1 813 m~2·g~(-1),相比于没有水热步骤制备的多孔碳(PC),拥有更加丰富的介孔结构和更大的比表面积。XPS分析结果表明HPC的氧掺杂量更高,会比PC贡献更大的赝电容。三电极测试体系中,HPC的比电容达到285 F·g~(-1)(0.5 A·g~(-1),1 mol·L~(-1)KOH)。同时,组装的两电极对称超级电容器拥有很好的倍率性能,循环12 000次充放电后,比电容依旧保留99%。HPC拥有这样优异的性能归结于较大的比表面积,高氧掺杂量和合理的孔径分布的协同作用。     

多孔枝晶镍铜合金的制备及其电催化析氢、肼氧化性能

以镍网(NM)为基体,采用氢气泡模板法合成了独立分相金属Ni、Cu为主晶相、具有四级复合微纳结构的镍铜合金电催化剂(NiCu/NM)。在电催化析氢(HER)及肼氧化(HzOR)反应中,NiCu/NM表现出优良的催化活性,在1.0 mol·L^-1KOH(含0.5 mol·L^-1N2H4·H2O)溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时,其需要的HER及HzOR过电势分别为104和41 mV;在双电极体系中,电流密度为100 mA·cm^-2时,NiCu/NM的分解槽压仅为0.536 V,远低于全水分解过程所需的1.921 V,大大提高了电池的产氢效率。无论三电极体系还是双电极体系,NiCu/NM均表现出优异的催化活性及稳定性。分析认为,镍铜合金薄膜的多级复合结构使其展现出增大了近14倍的电化学活性面积(ECSA),为电催化反应提供了大量催化活性位点,也为电极表面的电荷传输、物质传递提供了充足的通道;Cu的掺入提高了材料的本征HER活性,两者协同促进了电催化活性的提升,其中NiCu/NM的结构优势对其优良的催化性能起主导作用。