海水电解面临的挑战与机遇：含氯电化学中先进材料研究进展

氢气是一种清洁高效的能源载体,通过海水电解规模化制备氢气能够为应对全球能源挑战提供新的机遇。然而,缺乏高活性、高选择性和高稳定性的理想电极材料是在腐蚀性海水中连续电解过程的一个巨大挑战。为了缓解这一困境,需要从基础理论和实际应用两方面对材料进行深入研究。近年来,人们围绕电极材料的催化活性、选择性和耐腐蚀性进行了大量的探索。本文重点总结了高选择性和强耐腐蚀性材料的设计合成与作用机制。其中详细介绍了多种电极材料(如多金属氧化物、Ni/Fe/Co基复合材料、氧化锰包覆异质结构等)对氧气生成选择性的研究进展;系统论述了各种材料的抗腐蚀工程研究成果,主要讨论了本征抗腐蚀材料、外防护涂层和原位产生抗腐蚀物种三种情况。此外,提出了海水电解过程中存在的挑战和潜在的机遇。先进纳米材料的设计有望为解决海水电解中的氯化学问题提供新思路。     

氧化铝/碳纳米管复合材料的制备及表征

采用聚乙烯醇对碳纳米管表面进行改性，通过化学沉淀法将Al(OH)₃均匀沉积在碳纳米管表面，然后在氮气气氛下于500 ℃煅烧2 h，制备出氧化铝/碳纳米管复合材料。采用TEM、TG、DTA、XRD、IR、氮吸附脱附(比表面积及孔结构分析)等对氧化铝/碳纳米管复合材料进行表征，结果表明:未经聚乙烯醇改性的碳纳米管，氧化铝与碳纳米管相互分离;经聚乙烯醇改性的碳纳米管，氧化铝与碳纳米管结合良好。经聚乙烯醇改性的碳纳米管表面均匀覆盖一层聚乙烯醇膜，通过聚乙烯醇的吸附作用， Al(OH)₃沉积在碳纳米管表面形成一层连续的覆盖层。     

空心微米镍球的表面改性及微波吸附性能研究

采用特殊的化学镀方法对已制备的空心微米镍球进行表面组装, 成功地在该镍球表面包覆了一层蜂窝状包覆钴层. 通过FESEM, TEM, XRD衍射表征了该包覆镍球, 观察到均匀包覆钴层的网眼构造和密集孔隙结构. 用BET气体吸附法、同轴线法对该镍球比表面积和微波性能进行了研究. 研究表明, 蜂窝状包覆钴层提高了粒子的比表面积, 同时表面镀钴提高了镍球的复介电常数值, 从而能增加粒子对电磁波的电介质损耗, 提高粒子在微波频率范围内对电磁波的反射吸收.     

自催化还原制备微米和纳米级空心镍球的研究

提出了一种新型的制备超细空心金属镍粉的方法.通过FESEM,TEM和XRD衍射对该制备方法进行了研究,并考察了有关工艺参数对产物粒径和粒度分布的影响.研究认为,通过在胶核表面发生自催化还原反应,形成金属镍壳,同时胶核发生自分解,最后可得到空心金属镍球.控制反应物浓度和NaOH的配比可得到粒径均匀的镍球;通过调整这两个参数可得到粒度在微米或纳米尺度的空心镍球.     

水热合成α-Ni（OH）2纳米线的形成机理研究

设计实验研究了以无机镍盐和NaOH为原料,利用水热法制备Ni(OH)2纳米线,OH-和SO24-对于产物形貌的影响,并利用X射线衍射(XRD),傅立叶变换红外光谱(FTIR),透射电镜(TEM)等对材料结构、形貌和成分进行了表征,研究了Ni(OH)2纳米线形成的相关机理.结果表明,低的OH-浓度与高纯的SO24-水热环境是α-Ni(OH)2纳米线形成的关键因素.SO24-能够加速α-Ni(OH)2晶体沿[001]方向的生长,而OH-含量较低时,较低的库伦斥力不足以阻碍晶体沿[001]方向生长过程的进行.     

ITO表面Pt颗粒的电化学沉积制备及其电催化氧化氨研究

以氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃为导电基体, 采用恒电位电化学沉积方法, 在其表面制备Pt颗粒. 使用扫描电子显微镜(SEM), 能量色散X射线荧光光谱(EDS)与X射线衍射(XRD)表征了ITO表面沉积的Pt颗粒的形貌, 成分和结构. 采用循环伏安(CV)和电化学活性面积(EASA)表征Pt/ITO电极在碱性介质中对氨的电催化氧化性能及其有效电化学表面积. 结果表明, 采用电化学沉积方法, 可在ITO表面获得具有较好分散度的亚微米尺寸的Pt颗粒. 制备的Pt/ITO电极在较低Pt担载量(约0.12 mg•cm^－2)的条件下, 即可获得远高于纯Pt电极的电催化氧化氨活性. 这主要归因于电化学沉积制备的Pt颗粒尺寸较小且在ITO表面呈良好分散, 具有很高的电化学活性面积.     

自催化还原制备超细空心镍粉的形成过程研究

超细空心粉末由于其特殊结构和性能而受到研究者的广泛关注. 对自催化还原法制备空心镍球的形成过程进行了较深入的研究, 认为反应产物的粒径和粒度分布主要取决于原始胶核的形态以及反应孕育期的长短. 通过控制工艺参数, 可以得到不同结构的空心金属镍粉末或是包含有细小核心的粉末.