CeO2修饰Ni3S2纳米片用于高效电催化析氧

电化学水分解制氢作为重要的生产氢能的新能源技术,包括氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER).然而,OER进行的是多步电子转移过程,动力学过程缓慢且过电位高,严重制约了电解水制氢的发展.因此开发低成本、高效稳定的非贵金属催化剂替代贵金属催化剂(RuO2,IrO2)来降低过电位,减少能源消耗十分必要.Ni₃S₂由于其高导电性、高活性、低成本等优点,具有作为贵金属催化剂替代品的广阔应用前景,但其OER性能仍需进一步提高.对已有的有效OER催化剂进行表界面调控是提高催化剂性能的一种有效策略.CeO₂中的Ce3+和Ce4+价态之间可以灵活过渡,使其具有良好的电子/离子导电性、可逆的表面氧离子交换和较高的储氧能力.CeO₂的多价性使其有机会与其它基质产生强烈的电子相互作用,良好的电子/离子导电性和较高的储氧能力是提高催化剂析氧活性的有利因素.因此,用CeO₂对Ni₃S₂进行修饰是提高其析氧活性的有效途径.基于此,本文运用水热和电沉积相结合的方法将CeO₂修饰到Ni₃S₂纳米片上,制备得到生长于泡沫镍上的Ni₃S₂-CeO₂纳米片阵列(Ni₃S₂-CeO₂/NF),并运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了表征,以三电极系统测试了其电催化析氧性能及稳定性,并通过密度泛函理论计算进行了验证.XRD结果表明,复合材料中确实存在Ni₃S₂和CeO₂.通过SEM发现,泡沫镍基底上均匀分布着Ni₃S₂纳米片阵列;电沉积CeO₂后,Ni₃S₂-CeO₂仍保持其纳米片特性,但表面变得粗糙.Ni₃S₂-CeO₂的TEM结果也证实了纳米片结构的形成,高分辨率TEM图像清晰的显示出Ni₃S₂和CeO₂之间具有明显的界面.XPS结果表明,Ni₃S₂-CeO₂的Ni 2p的结合能与Ni₃S₂相比出现负位移.与纯CeO₂的Ce 3d谱图相比,Ni₃S₂-CeO₂杂化体系中Ce4+的比例明显增加,表明Ce的价态发生了重排,部分电子转移给了Ni元素.这些结果均说明Ni₃S₂与CeO₂之间存在着较强的电子相互作用.相应的电催化测试结果显示,在1.0 M KOH中,当电流密度达到20 mA cm^–2时,Ni₃S₂/NF需提供356 mV的过电位,Ni₃S₂-CeO₂/NF只需264 mV的过电位,仅次于RuO2/NF.而且,Ni₃S₂-CeO₂/NF在中性条件下也显示出了较理想的析氧活性.Ni₃S₂-CeO₂/NF的Tafel斜率明显低于CeO₂/NF和Ni₃S₂/NF,表明其具有良好的OER反应动力学.循环伏安法和计时电位法结果均表明,Ni₃S₂-CeO₂/NF具有良好的电化学稳定性.电化学阻抗谱测试结果表明,与Ni₃S₂/NF和CeO₂/NF相比,Ni₃S₂-CeO₂/NF明显具有更小的半圆直径,说明其电荷转移阻抗更小,进一步表明CeO₂的修饰有助于催化过程中电子的快速转移.在非法拉第区域的循环伏安扫描曲线以及拟合扫描速度对电容电流曲线结果显示,Ni₃S₂-CeO₂/NF的最大电容值大于CeO₂/NF和Ni₃S₂/NF,表明其暴露了更多的活性位点,具有更大的电化学活性表面积;而且,Ni₃S₂-CeO₂/NF在400和500 mV时的电催化析氧转换频率明显高于Ni₃S₂/NF和CeO₂/NF,进一步说明Ni₃S₂-CeO₂/NF具有更高的本征催化活性.密度泛函理论计算表明,由于^*OH,^*O和^*OOH与Ni₃S₂-CeO₂中的Ni和Ce原子相互作用的存在,使得反应中间产物与Ni₃S₂-CeO₂之间的结合强度较纯Ni₃S₂或CeO₂强,使其显示出了更高的OER性能.在经过24 h连续电解后,SEM和TEM结果均表明,Ni₃S₂-CeO₂/NF材料仍保持了其纳米片形貌.稳定性测试后的XPS结果表明,Ni 2p对应的峰强度降低,而与氧化镍物种对应的峰强度增强;S元素在Ni₃S₂-CeO₂表面的信号强度明显降低.根据文献报道,在强烈的氧化环境下,过渡金属硫化物会部分转化为氧化物或氢氧化物,这通常被认为是OER过程的实际催化物种.     

甲硫醇废气高效资源化处理的工程应用

采用化学吸收+燃烧热解+尾气吸收工艺对含甲硫醇废气进行处理,设计规模10 000 Nm~3/h,该工艺对含甲硫醇废气有较好的处理效果:得到35%~40%甲硫醇钠副产品2800吨/年,90%~98%十水硫酸钠副产品500吨/年,经处理后甲硫醇去除率大于99%,SO_2、NOx及烟尘达标排放。该工艺为含甲硫醇废气的资源化处理提供新思路,有效解决了现有技术对含甲硫醇废气处理效果不佳、运行成本高、产生二次污染、无经济效益的不足。同时,实现回收副产品的目的,经济与环保效益相统一。     

Synthesis,Crystal Structure,Vibrational Spectroscopy and Thermal Behavior of the First Alkali Metal Hydrated Hexaborate： K2[B6O9（OH）2]

New hydrated potassium hexaborate K2[B6O9（OH）2] has been synthesized under mild solvothermal conditions. The structure was determined by single-crystal X-ray diffraction and further characterized by FT-IR, Rarnan spectra and DTA-TG. It crystallizes in the monoclinic system with space group P21/n, a=0.9036（2） nm, b=0.66052（18） nm, c=1.5997（4） nm, β=91.862（4）°, V=0.9543（4） nm^3 and Z=4. Its crystal structure consists of K-O polyhedra and 1-D stepped polyborate chains constructed by new [B6O9（OH）2]2- fundamental building blocks. 1-D polyborate chains contain 3,8-membered boron rings. Adjacent chains are further linked via H-bonding interactions into 2-D layers. The K^＋ cations reside not only between the layers but also in the 8-membered boron rings of the chains, compensating the negative charges of the borate chains and holding the layers together into the 3-D structure through bonding with oxygen atoms of the chains.     

寓学法指导于数学教学之中

在长期的教学实践中我深深体会到：同一位教师教出的学生，在程度上有所不同，很关键的问题就是在学法上的差异所致．因此作为好的数学教师，不仅要研究好教法，使之教授的知识内容容易被学生“学会”，而且更重要的是如何指导学生以科学高效的方法去学习，真正做到“会学”，从而才能达到“教是为了不教”的境界．而在学法这一领域内，很多教师却不注意深入的研究，或者有的教师做了一定研究，但只是局限于做理论上的讲授，而没有真正地把学法指导融于课堂教学之中，对数学的每一学科，每一章节进行具体指导，而是泛泛地做一些普遍性的指导…     

绿色检测

可持续发展观是世人普遍认同的发展观,基于人与自然和谐发展的可持续发展理论强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展,既要发展经济,又要保护自然资源和环境,使子孙后代能永续发展。当今,经济全球化深入发展,科技进步日新月异,资