多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢

合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m2·g-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 m L·min-1·g-1,活化能为29.1 k J·mol-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。     

空心ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的室温合成及氧还原催化性能

室温条件下,在含有Zn2+的溶液中,以空心结构的MnO2作为前驱体,使用NaBH4作为还原剂,合成了尖晶石型的ZnMn2O4纳米空心球和纳米空心立方体. 通过XRD,SEM,TEM,BET等测试手段对合成产物的结构、形貌、组成、表面性质进行了表征. 实验结果表明,所制备的空心结构ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的尺寸在400?600 nm, 空心结构的壳层是由5?6 nm颗粒紧密堆积而形成,厚度约为40 nm. 将所制备的纳米ZnMn2O4空心结构应用于氧还原（ORR）反应中,研究了其在碱性溶液中的氧还原电催化性能,结果显示,相对于ZnMn2O4纳米空心立方体,ZnMn2O4纳米空心球在氧还原反应中表现出较大的电流密度和高的电子转移数 (n=3.5), 具有较好的氧还原电催化性能,有望成为一种新型的氧还原电极电催化剂.     

可充锂空气电池多孔纳米催化剂

可充锂空气电池是当前化学电源研究热点和重点, 近年来取得了重要进展. 简要介绍了该领域在空气电极多孔纳米催化材料的设计与应用方面的最新研究成果, 讨论了碳、贵金属、氧化物三类催化材料的特征及性能, 展望了新型高效氧还原/氧析出双功能阴极纳米催化剂的发展方向.     

金属-氧共价性增强的缺陷态高熵岩盐型氧化物用于电催化析氧

高熵材料可以在单一晶相中引入五种或五种以上元素以优化电子结构和配位环境,可作为一类新兴的电催化剂.本文制备了一种岩盐型高熵氧化物Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O(HEO)用于催化氧析出反应(OER).由于相邻的不同金属离子晶格失配,所制备的HEO具有丰富的缺陷.此外,电负性更小的Mg和Zn元素的存在...     

La1-xCaxMnO3纳米颗粒的制备及氧还原催化性能

本文采用溶胶凝胶法制备了一系列不同Ca含量的钙钛矿型氧化物La1-xCaxMnO3(x=0~0.4)纳米颗粒,X射线粉末衍射及精修、扫描电镜表征显示其相纯度和结晶度高,颗粒平均粒径约40 nm。在0.1 mol.L-1KOH水溶液中进行的氧还原电催化性能测试显示,La0.7Ca0.3MnO3样品催化活性最高,表观电子转移数接近4,还原电流密度与Pt/C催化剂相当,而催化稳定性优于Pt/C。进一步研究了La1-xCaxMnO3样品中Mn价态、晶胞参数的改变对氧还原催化活性的影响,结果表明当x=0.3时,催化剂中Mn处于混合价态,Mn-O键长适中,最有利于电催化反应。     

储氢材料第一性原理计算的研究进展

综述了第一性原理计算在储氢材料研究中取得的成果和最新的进展。 第一性原理计算在储氢材料研究中的应用主要有以下4个方面： 1）研究纳米结构的储氢性能; 2） 研究储氢材料中掺杂和缺陷的作用及对储氢性能的影响; 3）研究储氢机理; 4）确定氢化物的几何结构以及预测新型储氢材料。 同时展望了第一性原理计算在储氢领域中的应用前景。     

3d过渡金属氧化物/氢氧化物氧析出电催化DFT研究进展

氧析出(OER)是电解水、空气电池充电等电化学能量转换与储存过程中的关键反应.从原子尺度上认识反应机理和构效关系是高效OER电催化剂设计与应用的基础.本文概述密度泛函理论(DFT)在3d过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni)氧化物及氢氧化物OER电催化材料中的研究进展,介绍DFT+U方法研究晶体结构变化、元素掺杂、缺陷形成及基底装载对催化性能的影响,总结催化剂性能提升策略,并讨论DFT+U方法在3d金属氧化物催化剂的设计和改良中的研究发展方向.     

惰性小分子电催化还原反应的电解液调控

本文概述了惰性小分子电催化还原反应（如二氧化碳还原反应和氮气还原反应）中电解液的组成和作用机制,介绍了相关电解液研究的最新进展,并讨论了电解液调控在揭示反应机理、改善催化性能中的重要作用.     

Li_4Ti_5O_(12)亚微米球的制备及其在锂离子电池中的应用

主要合成了具有尖晶石结构的Li4Ti5O12亚微米球电极材料,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.材料的制备分为三个步骤:TiCl4水解得到金红石相的TiO2,然后将得到的TiO2与LiOH进行水热反应得到中间相LiTi2O4+δ,最后将中间相高温煅烧得到尖晶石结构的Li4Ti5O12.采用XRD、SEM和TEM等手段对材料的结构和形貌进行表征.结果表明,尖晶石相的Li4Ti5O12负极材料具有分级结构,是由20～30nm的小颗粒堆积成约为200～300nm的亚微米球.将制备的Li4Ti5O12材料进行恒电流充放电测试表明,材料具有优异的倍率放电性能和较好的循环可逆性;在1C充放电时,首次放电比容量达到174.3mAh/g,在第5～50次循环过程中仅有微小的不可逆容量损失.采用循环伏安法测得Li+的扩散系数为1.03×10-7cm2/s.研究表明合成的Li4Ti5O12亚微米球在高效可充电锂离子电池中具有良好的应用前景.     

溶剂热/水热法制备MnOx@rGO纳米复合材料及其氧还原催化性能

氧化还原催化剂是燃料电池和金属空气电池中影响其阴极性能的关键因素. 采用溶剂热/水热法,以氧化石墨烯（GO）,MnSO₄和KMnO₄为原料可控制备了两种锰氧化物（MnO_x）和还原氧化石墨烯（rGO）复合材料（Mn₃O₄@rGO,MnOOH@rGO）并研究了其氧还原电催化性能. 通过X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）等分析测试手段表征了Mn₃O₄@rGO与MnOOH@rGO的组成结构及形貌. 结果显示,在制备过程中GO被还原为rGO,乙醇和水溶剂中分别形成Mn₃O₄纳米颗粒与MnOOH纳米棒,MnO_x均匀生长在rGO表面. 采用伏安曲线和旋转圆-环盘电极技术测试了所制备复合材料的电化学性能,并与无rGO负载的Mn₃O₄和MnOOH进行对比. 结果表明,由于MnOOH和rGO的协同作用,MnOOH@rGO在碱性体系中表现出较好的催化活性及稳定性,可作为潜在的氧还原催化剂.