泡沫镍铁合金自支撑NiFeOOH纳米片的制备及析氧性能研究

电催化析氧反应(OER)是电解水制氢的重要半电池反应。然而,OER的缓慢动力学仍需研究高效的电催化剂。在非贵金属催化剂中,NiFe基材料是OER催化剂研究热点。本文通过食人鱼溶液简单一步浸渍刻蚀法将不同Fe含量的泡沫NiFe合金进行氧化,制备了表面具有纳米片形貌的NiFeOOH自支撑电催化剂,并深入研究其电催化析氧性能。通过SEM、XRD、XPS等对电催化剂的形貌结构及成分进行表征,证实了三维多孔基底上NiFeOOH纳米片结构的形成。由于高价镍、铁物种的存在以及二维纳米片结构的生成,NiFeOOH/NF的析氧性能大幅度提高,在10 mA?cm-2的电流密度下过电位仅155.68 mV,Tafel斜率为 88.2 mV?dec-1。这为研制高效、耐用的自支撑非贵金属电极提供了新思路。     

Ru-Ni/C催化剂在碱性介质中的析氢性能研究

氢气的高效生产和利用对构建清洁低碳的能源体系至关重要, 碱性电解水制氢是目前我国应用最多的制氢技术,但也存在能耗较高的难题。因此迫切需要寻找低成本、高性能的电催化剂用于析氢反应（HER）提高水分解效率。本工作采用沉积沉淀法合成了双金属负载型Ru-Ni/C催化剂,用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对催化剂的形貌和结构进行了表征。用线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）等测试了HER性能。结果显示炭载体上RuNi双金属均匀分散,在电流密度为10 mA?cm-2时过电位仅为34.4 mV且稳定性良好,Tafel斜率仅为60.33 mV?dec-1,比商用Pt/C还小。表明Ru-Ni/C催化剂展现出了优异的HER电催化活性和稳定性,RuNi双金属之间的协同效应很大程度上促进了催化剂的催化性能,该研究为发展高效的碱性电解水制氢阴极催化剂提供了新思路。     

非晶态NiP基催化剂的制备及电催化析氢性能研究（英文）

以NaH_2PO_2和Ni_2SO_4为磷源和镍源,使用一锅法合成了非晶态NiP合金及其碳纳米(乙炔黑和石墨烯)复合催化剂。用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)分别对催化剂性能和组成进行了表征和分析。通过线性扫描伏安对催化剂在酸性和碱性条件下的析氢性能进行了评价,研究结果表明,非晶态NiP/还原氧化石墨烯复合催化剂(NiP/RGO)展现出优异的电催化性能。在0.5 mol/L H_2SO_4中的起始过电位为89.0 m V,塔菲尔斜率为135.1 m V/decade;在1 mol/L NaOH中,起始过电位为116.1 m V,塔菲尔斜率为122.4 m V/decade,这与商业化Pt黑催化剂很接近。500次循环以后,催化剂活性没有明显下降,表明该催化剂具有良好的稳定性。该研究提供了一种简单可行的制备非贵金属磷化物方法用于电催化析氢反应。     

泡沫镍上电沉积花瓣状NiFeO_xH_y/rGO用于析氧反应（英文）

开发碱性体系的高效低成本析氧电催化剂是由可再生能源转化制氢的关键。本研究通过在泡沫Ni基底上原位电化学沉积的方法制备了花瓣状NiFeO_xH_y和NiFeO_xH_y/rGO复合催化剂用于析氧反应。花瓣状的结构不仅明显提高了催化剂的比表面积,而且暴露了更多的层状边缘和缺陷,进而增加了催化剂的活性中心。还原氧化石墨烯的加入进一步提升了催化剂的电导和析氧电催化性能,通过优化NiFeO_xH_y/r GO在1 mol/L KOH溶液中的析氧性能为:过电位200 mV(10 mA/cm~2)、Tafel斜率29.11 mV/decade,并且保持了较好的稳定性。     

高荧光量子产率钕、氮双掺杂碳点用于柳氮磺吡啶检测及Hela细胞成像

以柠檬酸氢二铵、缓血酸铵和硝酸钕为起始原料,通过水热法合成了荧光量子产率为93.05%、发蓝色荧光的钕、氮双掺杂碳点（Nd,N-CDs）。采用透射电子显微镜（TEM）、粉末X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）及X射线光电子能谱（XPS）等技术对Nd,N-CDs的形貌及表面结构进行了详细表征,采用紫外可见吸收光谱及荧光光谱考察了其光学性质和稳定性。结果显示,药物分子柳氮磺吡啶（SSZ）能够使Nd,N-CDs的荧光显著降低,而金属离子及另外4种药物分子没有明显效果。由此,建立了一种选择性检测SSZ的荧光检测方法,线性检测范围在0.1~50 μmol/L之间,检出限低至0.05 μmol/L。机理探讨表明,荧光猝灭主要涉及动态猝灭和荧光共振能量转移两种机制。所建立的分析方法能用于测定实际药片中的SSZ含量,回收率为98.1%~104.2%。此外,Nd,N-CDs表现出很好的生物相容性,能够作为荧光探针穿透细胞壁使细胞质染色,因不会进一步穿透进入细胞核,很好的避免了对细胞的深层次破坏。     

物理化学中关于n级反应及其半衰期的讨论

相对于积分法和微分法,由半衰期法确定反应级数的方法具有更高的可靠性和普适性。但教科书上由n级反应推导半衰期的过程却较为模糊。本文通过四种不同的方法详细探讨了n级反应及其半衰期的推导过程,有利于学生加深对n级反应及其半衰期推导过程的认识。     

纳米非晶镍硼合金的合成及其碱性电催化析氢性能研究（英文）

可持续能源电解水制氢是实现零碳排放氢经济的有效途径。碱性环境下的电催化析氢反应(HER)是电解水技术主要的能量转换过程之一。开发高活性、低成本的非贵金属催化剂是碱性电解水析氢反应的关键所在。本研究以壳寡糖为保护剂,采用简单易行的化学还原法制备了纳米NiB非晶合金电催化剂并用于碱性析氢反应。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电感耦合等离子体分析(ICP)和X射线光电子能谱(XPS)等多种表征方法研究了不同条件下获得的催化剂结构组成及特征物性参数。结果表明,壳寡糖的加入可以有效调控纳米粒子的平均粒径为4 nm左右,提升活性比表面积,增加活性位点,从而提高其电催化活性。所制备的NiB-COS在1.0 mol/L NaOH中表现出优异的HER性能,析氢反应起始过电位仅为15.1 mV,在电流密度为10 mA/cm²时HER过电位为49.4 mV,Tafel斜率为86.1 mV/dec,为制备高活性、低成本、简单易得的HER电催化剂提供了重要策略。