碳布负载的钴镍双金属沸石咪唑框架作为独立电极用于高效电催化析氧反应

开发低成本、高效和稳定的电催化剂对于加快水分解中的析氧反应(OER)速率,实现可再生、清洁和大规模能源转换技术至关重要。在本文中,我们开发了一种简单的方法来制备钴镍双金属沸石咪唑框架(CoNi-ZIF),通过低温热解去除客体分子将CoNi-ZIF纳米片牢固地负载到碳布(CoNi-ZIF-CC-200)上。组装的独立电极避免了对粘合剂的依赖和无效表面积的增加,从而显著提高了催化剂的催化活性和传质效率。电化学测试结果表明CoNi-ZIF-CC-200独立电极在OER过程中表现出良好的电化学活性和稳定性。CoNi-ZIF-CC-200独立电极在10 mA·cm^-2下表现出255 mV的低过电位,并且在恒电位测量过程中保持10 h以上的稳定运行。此外,由CoNi-ZIF-CC-200独立电极作为阳极和Pt/C作为阴极组成的水分解系统表现出优异的稳定性。     

特殊型纳米多孔阳极氧化铝模板的制备

多孔阳极氧化铝(PAA)模板具有六角有序排列的柱形孔,且孔径均匀可调,加之其良好的机械和热稳定性,在纳米材料领域得到了广泛研究和应用。近年来,人们通过改变铝阳极氧化条件制备出了多种特殊型纳米PAA模板,并利用这些模板结合物理或化学方法成功地合成了多种新型纳米功能材料。本文在简要介绍常规纳米PAA模板制备的基础上,较全面地综述了诸如孔道呈分叉形、锯齿形、骨形、倒圆锥形,孔洞呈菱形、三角形、正方形,孔道或孔壁结构呈周期性变化等特殊型纳米PAA模板的制备,揭示了电场强度和电解液种类、温度在PAA孔洞形貌尺寸调控方面的重要性,并展望了这类模板的发展方向及应用前景。     

阳极氧化钛纳米管阵列膜可控制备

阳极氧化钛纳米管(anodic titania nanotubes,ATNTs)阵列膜具有制备简便、比表面积大和有序度高等优点因而备受人们关注,已广泛应用于太阳能电池、传感器、光催化和超级电容器等领域。但与类似的多孔阳极氧化铝相比,在可控制备即微观形貌控制方面仍相差甚远。迄今,ATNTs的综述文章多侧重于ATNTs的形成机理、改性及应用方面,而本文则聚焦于近十年来ATNTs制备技术成果,试图揭示其在管长、管径和规整度等方面的可控制备规律。首先介绍了在乙二醇(EG)电解液中制备ATNTs的常规阳极氧化条件,以及得到的ATNTs的典型形貌特征。然后评述了非EG电解液体系中,ATNTs的生长规律和形貌特征。在此基础上,综述了如何通过改变阳极氧化工艺参数,如电解液温度、F^-浓度、氧化电压和时间等来实现对ATNTs管径及规整性的调控,并讨论了制备超长纳米管膜的难点和方法,以及获得ATNTs自支撑膜的各种工艺。最后指出了目前ATNTs可控制备存在的不足及今后的发展方向。     

1-硫代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-甲撑烷氧基硫代磷酰胺的合成

以三氯硫磷、高位阻醇A等为原料,通过三步反应合成了化合物1-硫代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-甲撑烷氧基硫代磷酰胺.研究了化合物的31P NMR和MS.产物的结构经元素分析和核磁共振等证实.     

阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展

自组织有序的TiO2纳米管和多孔型阳极氧化膜(PAO)因其潜在的应用价值而倍受关注.阀金属的阳极氧化研究了80多年,但是六棱柱元胞结构和多孔纳米管的形成机理至今尚不清楚.本文不是简单地综述PAO的形成机理,而是从更宽的视角综述了致密型阳极氧化膜与PAO的本质联系和形貌差异.对比两种膜的形貌差异和生长过程有助于孔洞形成本质的认识.简要综述了PAO的传统"场致助溶(FAD)"理论和局限性,重点综述了PAO形成机理的最新研究进展,包括粘性流动模型、阻挡层击穿模型、氧气气泡成孔模型、等电场强度模型等.在充分对比分析最新成果的基础上,对PAO机理研究的发展趋势进行了展望:采用超声氧化、真空或高压条件下氧化以及对电解液中添加碳酸钠或还原剂等方法,对揭示孔洞形成和自组织的本质将会有很大帮助;从电流和阳极氧化效率角度入手,是探究传统FAD理论的物理本质的有效途径.     

电解-电化学混合电容器的制备与性能

为解决电化学电容器工作电压过低的问题, 本文以钽电解电容器的烧结型钽块为阳极, 聚苯胺(PANI)/TiO₂电化学电容器复合电极为阴极, 成功制备了高能量密度、高工作电压的电解-电化学混合电容器. PANI/TiO₂复合电极是通过在多孔阳极氧化钛纳米管阵列中电化学聚合PANI 制得. 该阴极具有优良的倍率特性, 当平均功率密度为0.55 mW·cm^-2时, 对应的比容量仍达到10.0 mF·cm^-2. 由于与电解电容器复合, 该混合电容器的单元工作电压可高达100 V. 而且电化学电容器阴极的比容量远大于阳极, 故阴极所需尺寸远小于阳极, 节省的空间可用于增大阳极尺寸, 从而使混合电容器的比容量极大提高. 所制备的混合电容器体积能量密度和质量能量密度分别是钽电解电容器的4 倍和3 倍. 将该混合电容器在100 V下进行短路充放电实验, 循环10000 次后发现容量未衰减, 等效串联电阻未增加, 显示出极好的循环稳定性和功率特性. 计算表明其最大功率密度高达847.5 W·g^-1. 电化学阻抗谱显示其具有优良的阻抗特性和频率特性.     

多孔阳极氧化物的形成效率与纳米孔道的形成机理

多孔型阳极氧化铝（PAA）和多孔阳极氧化钛纳米管因其在诸多领域的广泛应用而备受关注．然而这类多孔阳极氧化物中纳米孔道的形成机理至今还不清楚,阳极氧化过程中电流一时间曲线与多孔形貌之间的关系至今无法解释．本文从致密型阳极氧化铝（CAA）的击穿机理入手,详细对比了CAA和PAA形成过程的区别与内在联系,从两种氧化膜电流．时间曲线（或电压一时间曲线）的分界点这个全新视角入手,找出了阳极氧化过程中氧化物形成效率下降的本质原因是电子电流的产生和氧气的析出．在CAA中球形孔洞的证据充分说明初期的规则孔洞是氧气气泡形成的．铝在混合电解液中阳极氧化的结果表明,一旦氧气析出停止,孔道生长就停止并被致密型的氧化物覆盖,一种新型的复合型氧化膜由此而得．最终结果表明：在PAN的形成过程中,适当的电子电流是氧气析出和孔洞形成的保证,适当的离子电流是氧化物形成和孔壁生长的保证．     

聚苯胺在高pH值溶液中的电化学活性

由于聚苯胺(PANI)独特的质子酸掺杂机制, 其在高pH值溶液中会发生去质子化过程, 导致失去导电性和电化学活性, 故普通PANI只有在酸性介质中(pH<4)才具有电化学氧化-还原活性, 这成为PANI应用的一大障碍. 为解决PANI在高pH值溶液中的“失活”问题, 人们提出了各种各样的方法. 从基于质子酸掺杂机理和基于电荷转移机理的两大解决途径入手, 就提高PANI在高pH环境中电化学活性的方法进行了系统综述, 重点评述了自掺杂、高分子酸掺杂和碳纳米管掺杂PANI的制备方法、电化学特性以及提高电化学活性的作用机制, 并指出了提高PANI高pH环境下的电化学活性所存在的难点及今后的研究方向.