碳辅助金属配合物热解法制备高含量Fe-N4单原子催化剂用于氧还原反应

单原子催化剂凭借其超高的原子利用率及在某些反应中表现出的出色催化效果,被认为是最有前途的电催化剂之一,引起了研究人员的极大热情和兴趣.制备高金属含量的单原子催化剂是基础研究和实际应用的前提和关键.然而,由于原子表面自由能随着尺寸的减小而急剧增加,在制备和催化过程中,单原子催化剂的金属原子很容易聚集成团簇甚至颗粒,因此如何制备高负载量的单原子催化剂仍然是一个不小的挑战.在众多单原子催化剂中,非贵金属中铁基单原子被认为是燃料电池中的Pt催化剂的有效替代品.在燃料电池的核心反应–电化学氧还原反应中,Fe-N_x被证明是铁单原子催化剂中的主要活性中心.因此,为了获得更好的氧还原性能,提高铁单原子催化剂中Fe-N_x的含量就显得非常关键.前期已报道了一些关于制备高Fe含量的铁单原子催化剂材料的策略,例如空间限域策略和配位合成策略.其中卟啉和葡萄糖作为配位剂,双氰胺和三聚氰胺可热解成氮掺杂碳材料以捕获金属原子,形成M-N_x.同时,具有高比表面积的富氧碳载体可以通过掺杂氮来作为固定金属原子的位点.我们开发了一种简单直接的方法,通过碳辅助金属配合物热解法制备高金属含量的Fe-N4单原子催化剂,即在最佳碳化温度800℃、三聚氰胺存在下对氮掺杂多孔碳辅助分散铁邻苯二胺配合物进行热解.在该方法中,氮掺杂多孔碳是一种具有丰富氮缺陷,高表面积(1267 m²?g^–1)和良好分散性的多孔生物质碳材料.邻苯二胺作为含两个氨基的二齿配体,可以很容易地与过渡金属配位,形成稳定的平面四配位络合物.此外,由于在高温条件下过渡金属的催化作用,邻苯二胺也被用作氮掺杂碳的前体.因此,氮掺杂多孔碳和邻苯二胺是合成高金属含量铁单原子催化剂的关键前驱体.通过X射线光电子能谱,大角度环形暗场扫描透射电子显微镜和X射线吸收精细结构光谱表征,发现所制备的铁单原子催化剂中铁原子以单个原子的形式锚固在碳载体上,并与碳基质的四个掺杂氮原子配位,得到Fe-N₄的构型.通过调节Fe前驱体量,铁单原子催化剂中Fe的最高负载量达到7.5 wt%,在目前已经报道的铁单原子催化剂中排第四.电化学氧还原测试表明,在0.10 M KOH溶液中,随着铁含量的增加,铁单原子催化剂的氧还原性能逐渐提高.其中250Fe-SA/NPC-800样品表现出最高起始电位0.97 V和最正的半波电位0.85 V,可与市售的40%Pt/C催化剂相媲美.和已报道的铁单原子催化剂相比,由于我们制得的催化剂的比表面积较低,只有247 m²?g^–1,所以制约了催化剂的性能.在混合动力学势域中,根据Koutecky-Levich方程计算得出的电子转移数约为3.6,表明250Fe-SA/NPC-800主要催化四电子转移过程,这可以归因于以Fe-N₄活性中心降低了四电子过程中关键中间体的形成能垒及过程的自由能变化.此外,250Fe-SA/NPC-800展现了较高的电化学稳定性.连续工作6 h后,250Fe-SA/NPC-800保留了超过87%的电流密度,而Pt/C表现出明显的衰减,仅保留了49%.     

碳纳米管/半导体纳米复合材料的光电化学特性及其应用

光电化学过程是在光作用下的电化学过程,它是光伏电池,光电催化等实际应用的基础,是当前十分活跃的研究领域。碳纳米管具有很高的热稳定性,良好的导电能力,大的比表面积,被认为是半导体纳米粒子的有效载体,其独特的一维结构可以为电子提供有效的传输路径。碳纳米管与半导体材料复合,能实现碳纳米管和半导体在结构和性能上的协同,近年来在光电化学领域受到了广泛的关注。本文基于国内外最新研究进展,结合本课题组的研究成果,综述了碳纳米管/半导体复合材料的光电协同作用机理及其在太阳能电池、光电催化降解污染物、光电协同分解水制氢领域中的应用。     

CO在YBa2Cu3Ox薄膜上吸附与加氢的研究

ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（ｘ＝６－７）薄膜被合成在ＹＳＺ基底上，用ＦＴＩＲ，ＸＰＳ，ＸＲＤ等手段原位研究ＣＯ在薄膜上的吸附及加氢行为。ＣＯ吸附在Ｃｕ位置上，与ＹＢＣＯ体相中的Ｏ作用，生成表面ＣＯ２或－ＣＯＯ基团，导致ＹＢＣＯ中生产氧空位，使ＹＢＣＯ发生昌型转变，Ｃｕ＾２＋被还原为Ｃｕ＾＋或Ｃｕ＾０．ＹＢＣＯ中的氧空位有利于ＣＯ、ＣＯ２及Ｈ２的吸附。ＣＯ、ＣＯ２在ＹＢＣＯ膜上的加氢产物为ＣＨ３ＯＨ、ＣＨ３     

NO在Er2O3/Bi2O3催化剂上的程序升温分解

NOx是造成大气污染的化学物质之一,因此,消除NOx是环境保护的一项重要任务,目前比较成熟的消除NOx工艺是用氨为还原剂和V2O5/TiO2为催化剂的选择催化还原(SCR)法[1],但其成本过高.     

铁,钴,铜酞菁／Y型分子筛的制备,表征及催化苯酚羟化的研究

制备了铁，钴，铜酞菁／Ｙ型发子筛，利用元素分析，ＩＲ、ＵＶ－Ｖｉｓ，ＴＧ、ＢＥＴ及ＸＲＤ确定了分子筛笼中铁，钴，铜酞菁化合物的生成及其晶体结构，考察了实验参数对苯酚的转化率及产物选择性的影响。     

硅胶键联MPc的制备及其在氧活化中的作用

过渡金属酞等配合物（MPC）用手均相液相氧化中作催化剂已有不少报导，象许多均相催化剂一样，MPC用于均相反应存在着难于从反应体系中分离出来的问题．把均相配合物催化剂固载在无机氧化物如硅股或有机高分子载体上是解决这一问题的一种方法．我们曾尝试把MP。固载在分子筛载体和硅胶载体上，并用ESR研究其对O2的活化作用[1，2]．本文报导MPc通过共价键键联固载在SiO2上，并研究其对O2的活化作用．1实验部分1．1试剂HSIC13为日本东京化成株式会社产品，二级试剂·发烟硫酸（SO。质量分数大于20％）为分析纯试剂．PCl5为化学纯试…     

富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2的表面包覆改性

用共沉淀法合成了富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2,并对其表面进行Al2O3包覆。采用XRD、SEM和电化学测试等方法对样品进行表征。结果表明,与Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2相比,包覆改性后的Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2具有较好的电化学性能,其初始放电容量未明显降低,而循环寿命大大提高,4.0%Al2O3包覆处理的富锂正极材料经50次充放电循环后,容量衰减量在9%左右。     

原料气中添加CO对CO_2在铜基催化剂上加氢反应的促进作用(英文)

研究了CO2在Cu－Zn－Al催化剂上的加氢合成甲醇反应。发现在原料气中添加少量的CO可提高甲醇的选择性和收率。TPD和TPSR结果表明,CO占据催化剂表面部分活性位并抑制CO2的逆水煤气转换,促进了甲醇的生成。     

丙烷氧化脱氢催化剂V2O5/MPO4(M=Al,Zr,Ca)的研究

制备了３种磷酸盐（ＭＰＯ４,Ｍ＝Ａｌ,Ｚｒ,Ｃａ）载体,并在上负载０．６％－６．０％的Ｖ２Ｏ５。活性评价结果表明,负载型Ｖ２Ｏ５／ＭＰＯ４催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有良好的催化性能。     

纯稀土基丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂的研究

轻质烷烃广泛存在于天然气、炼厂气及油田气中,对其合理利用正日益引起重视。催化研究工作者试图通过研制合适的催化剂将其转化为更有用的化工原料,如烯烃或舍氧有机物等。丙烷氧化脱氢制丙烯是该研究的一部分。目前已报道的丙烷氧化脱氢催化剂大都是钒基催化剂,如V-Mg-O体系,但这些催化剂的选择性较差,特别是在转化率较高时其选择性更差。本文报道的纯稀土基催化剂采用新型活性中心调变剂和隔离剂,其组份少、热稳定性高,在高转化率时仍具有较好的选择性。