NaOH浓度对Na0.44MnO2储钠性能的影响

我们通过球磨法及后续的高温焙烧合成出了短棒状的Na_0.44MnO₂,并研究了其作为碱性水溶液钠离子电池正极时,电解液NaOH浓度对其电化学性能的影响。结果表明,提高NaOH浓度有利于抑制嵌氢反应的发生并改善电极的循环性能和倍率性能,但同时也会造成析氧反应的提前触发,浓度过高时则又会降低其倍率性能。Na_0.44MnO₂在8 mol·L^?1 NaOH中表现出了最佳的电化学性能,0.5C(1C=121 mA·g^?1)的电流密度下,比容量达到79.2 mAh·g^?1,50C时,仍能释放出35.3 mAh·g^?1的比容量,在0.2–1.2 V(vs.NHE)的电压窗口内,500周后容量保持率64.3%。此外,我们也发现缩小电压窗口可以减少副反应、改善循环性能。Na_0.44MnO₂在浓碱电解液中也表现出了优异的耐过充能力。上述结果不仅表明通过优化电解液体系和测试条件可大大改善Na_0.44MnO₂的储钠性能,同时也证实了Na_0.44MnO₂作为一种水溶液钠离子电池正极材料,在大规模储能领域具有良好的应用前景。     

MOF热解法制备Ni/C核壳材料及其催化苯乙炔加氢性能研究

通过水热合成法以硝酸镍和2,5-二羟基对苯二甲酸为原料成功合成Ni-MOF-74.以此为前体,在Ar气氛下热解制备了一系列介孔结构丰富、尺寸均匀的纳米Ni/C核壳催化剂.Ar气氛下通过延长热解时间（400℃,6 h）或提高热解温度（≥500℃）可以得到完全热解产物,粒子尺寸随热解温度的升高而增大.H₂-TPR结果表明随着热解温度的提高,镍与表面碳层之间的相互作用增强,材料还原性能降低.TEM和Ar离子溅射XPS给出了Ni/C纳米材料为核壳结构的直接证据.由于表面碳层的化学惰性,隔离作用和电子调控作用,使得部分镍物种能够以单质镍（Ni⁰）形式稳定存在.其次,表面碳壳的存在减弱了颗粒间的相互作用,有利于催化剂在反应体系中均匀分散.以苯乙炔选择加氢反应为探针,在高压釜式反应器中测试Ni/C的催化性能.研究发现Ni/C在苯乙炔加氢反应中表现出了非常优异的催化活性（0.833 mmol•min^-1•g_cat.^-1）和稳定性.其与几种催化剂的加氢活性由弱到强的顺序为：Ni < NiSi_x < 负载型Ni₂Si < Ni/C < Pd < Pt.     

基于不同前驱体的碳点对重金属吸附性能的比较研究

以葡萄糖、蔗糖和果糖为前驱体,利用水热反应分别制备了葡萄糖碳点、蔗糖碳点和果糖碳点,利用TEM、IR、XPS等手段表征其形貌和官能团。实验发现制备的三种碳点的微观形态均呈球状,其粒径均小于5nm,且均含有羟基、羧基等官能团;在竞争和非竞争条件下测定了三种碳点对重金属离子的吸附能力。结果表明,制备的三种碳点能够选择性地结合Cu²⁺和Pb²⁺离子;其中蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子的吸附容量最好,分别为1.02和1.48 mmol·g^-1。蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附的最佳pH值为6;蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附能力随溶液离子强度的增大而逐渐降低。     

石墨化的有序介孔碳的制备及其作为载体的Pt催化剂对甲醇的电催化氧化

以低分子量的酚醛树脂为碳源, F127为模板剂, NiCl₂为石墨化促进剂, 通过一步模板法辅助合成有序介孔碳. X射线衍射(XRD)、激光拉曼和透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明, Ni以金属颗粒的方式进入碳材料的骨架中, 明显提高了有序介孔碳的石墨化程度, 而碳的有序介孔结构几乎没有变化. 在700 ℃热解温度下, Ni含量为5%时, 可以清晰地观察到Ni周围呈现碳的石墨结构. 在硫酸和甲醇溶液中进行循环伏安测试, 结果显示, 碳材料的石墨化有利于提高其电催化活性, 含Ni 5%的碳载Pt催化剂电化学活性面积可达24.84 m²•g^－1, 甲醇氧化峰电流为3.92 mA.     

Ni/Mn3O4/NiMn2O4@RGO空心微球负极的制备及其储钠性能

采用溶剂热法制备前驱体,后经350 °C热处理,首次合成了空心结构的NiMn₂O₄微球以及不同含量氧化石墨烯包覆的Ni/Mn₃O₄/NiMn₂O₄@RGO复合材料. 电化学性能测试表明,复合负极材料中,含25wt%还原氧化石墨烯的材料储钠性能最佳,其在50 mA·g^-1电流密度下,100次循环后放电比容量保持在187.8 mAh·g^-1,且800 mA·g^-1电流密度下的可逆容量高达149.9 mAh·g^-1,明显优于NiMn₂O₄及其他石墨烯基复合材料. 研究指出,复合材料性能的提升得益于空心微球和还原的氧化石墨烯构成的特殊结构,一方面缩短了电子/离子传输距离,缓解了体积效应,另一方面高导电网络有效增强了活性物质利用率.     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N2吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安(LSV)曲线、交流阻抗(EIS)谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明:在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

镁合金在含F－的NaOH溶液中钝化行为的电化学研究

采用极化曲线、电容-电位曲线、Mott-Schottky分析以及电化学阻抗(EIS)等电化学方法研究了镁合金在含F^－ NaOH溶液中的阳极钝化行为. 结果表明, 在－1.2～1.8 V的电位范围内, 镁合金在含F^－的NaOH溶液中发生阳极钝化. 所形成的钝化膜表现出n型半导体的导电特性. 在0.7～1.8 V的电位范围内, 随着F^－浓度增大, 镁合金的阳极极化电流密度呈现出随着电位升高而逐渐增大的趋势, 随着F^－浓度增大这一趋势逐渐减弱. 并且F^－浓度的增大使得镁合金表面空间电荷层电容和钝化膜的载流子密度都不断减小. 通过极化曲线和电化学阻抗共同说明, 在5%的Na₂SO₄溶液中, NaOH溶液中阳极钝化后的镁合金随着钝化体系中F^－浓度的增加其耐蚀性逐渐减弱.     

Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti的制备及其电催化水分解性能

以钛网为基底,采用电沉积法制备了Ni-Fe/Ti析氧电极,然后将得到的Ni-Fe/Ti电极通过固相硫化制备了Ni-Fe-S/Ti析氢电极. 分别考察了电沉积液中Ni ²⁺/Fe ³⁺离子摩尔浓度比和硫脲加入量对Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti结构和电化学性能的影响. 结果表明,随着电沉积液中Ni ²⁺含量的增加,Ni-Fe/Ti电极析氧性能先增强后减弱,Ni9Fe1/Ti电极具有最好的析氧性能;随着硫脲加入量的增加,Ni-Fe-S/Ti电极析氢性能呈现先增强后减弱的趋势,Ni9Fe1S0.25/Ti电极具有最好的析氢性能. 在50 mA·cm ^-2下,Ni9Fe1/Ti电极的析氧过电位为280 mV,Ni9Fe1S0.25/Ti电极的析氢过电位为269 mV,且均具有很好的稳定性. 将Ni9Fe1/Ti与Ni9Fe1S0.25/Ti分别作为阳极和阴极进行电催化全水分解,电流密度达到50 mA·cm ^-2所需电势仅1.69 V,表现出很好的全水解催化性能.     

基于MOFs制备纳米氧化镍/碳电极复合材料

过渡金属氧化物材料是一种潜在的高性能、高容量锂离子电池负极材料。本文以镍基金属有机骨架化合物(Ni-MOF)为前驱体,采用氮气烧结碳化法在600℃制备金属镍/碳复合材料(Ni/C),再以Ni/C为前驱体经过空气碳化法在300℃和360℃成功制备了纳米级的金属氧化镍/碳复合材料(NiO/C)。通过PXRD、SEM、TEM、及电化学手段,系统评价NiO/C-300和NiO/C-360复合材料作为锂离子电池负极材料的性能。复合材料NiO/C-300中的NiO纳米颗粒结晶度高,均匀地分散在碳基质中。材料比表面积为249 m²·g^-1,孔径为1.1 nm,复合结构和高比表面积有利于锂离子的嵌入和脱出,缓解材料体积膨胀的同时提高了材料的电子和离子电导率,进而提高了材料的电化学性能。     

铈含量对CeUSY分子筛抗镍性能的影响及机理研究

采用液相离子交换法制备了不同Ce含量的CeUSY分子筛,并通过Mitchell等体积浸渍法对其进行Ni污染,运用ICP-AES、XRD和N₂吸附等温线等方法对其织构性质进行表征,并利用微反应活性评价装置考察了其抗镍性能。结果表明,不同Ce含量改性的USY样品其抗镍效果存在差异,CeUSY分子筛的抗镍效果与Ce含量的关系呈现火山型变化。结合Ni污染前后CeUSY分子筛的H₂-TPR和Py-FTIR表征结果探讨了Ce物种的抗镍机制,证实了Ce物种形态的变化是不同Ce含量的CeUSY分子筛具有不同抗镍效果的重要成因,其中,SOD笼中的Ce（OH）²⁺在高温条件下可与Ni（OH）⁺相互作用,脱去一分子H₂O形成Ce³⁺-O-Ni²⁺的稳定结构,阻碍了Ni物种与骨架铝的结合导致CeUSY分子筛中B酸中心的破坏,同时有效抑制了易还原NiO物种的生成。而Ce含量过高使得SOD笼内的Ce物种变成二聚以及三聚物,与Ni（OH）⁺作用减弱,使其抗镍性能减弱。     

B-Co3O4/C复合纳米材料的制备及其电催化析氧性能

本文以雪莲果为碳源,采用热解法制备碳材料(C),以硝酸钴、四硼酸钠和碳材料为原料,通过热解法合成硼掺杂四氧化三钴/碳(B-Co₃O₄/C)复合纳米材料。运用XRD、FTIR、SEM、XPS等手段对其结构、形貌和组成进行表征。利用线性扫描(LSV)和Tafel曲线等电化学测试方法研究了B-Co₃O₄/C复合纳米材料的电催化析氧反应(OER)性能。结果表明,该材料具有较好的电催化OER活性。在1.0mol/L的KOH电解液和10mA·cm^-2的电流密度下,B-Co₃O₄/C复合纳米材料的过电位为293mV,Tafel斜率为45.0mV·dec^-1。在10mA·cm^-2电流密度下连续测试10h, B-Co₃O₄/C的电位变化不大,通过法拉第效率测试该催化剂的产氧效率为94%,说明硼原子的掺入改变了B-Co₃O₄...     

百香果皮基原位氮掺杂多孔碳/硫复合正极的制备及储锂性能

以生物质百香果皮为碳源,KHCO3为活化剂,采用同步活化碳化方法制备原位氮掺杂的分级多孔碳材料,将其与单质硫复合制得多孔碳/硫正极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征技术对制备材料的物相组成、微观形貌、比表面积及孔结构进行研究分析。同时,利用紫外可见吸收光谱研究了多孔碳对多硫化物的吸附作用,用恒电流充放电测试了不同硫含量(60%～80%)的多孔碳/硫复合正极材料的电化学性能。结果表明,制得的多孔碳材料为无定型,具有1 093 m²·g^-1的高比表面积和0.63 cm³·g^-1的孔容;丰富的多孔结构和原位氮掺杂对多硫化物的物理化学协同吸附作用,有效降低了锂硫电池的“穿梭效应”,提高了电池的放电比容量和循环性能。硫含量为60%的多孔碳/硫复合材料,在0.05C和0.2C倍率下可释放1 057.7和763.4 mAh·g^-1的高初始放电比容量,在1C的高倍率下循环300次后的保持率为75%。     

非贵金属催化电极Ni/C@CF的制备及绿色类Fenton性能

传统芬顿(Fenton)法利用Fe²⁺催化H₂O₂产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH),可以高效氧化降解水中有机污染物,但其操作pH范围窄(pH≈3)和易产生铁絮凝沉淀的缺点限制了其应用发展.原子氢H*作为一种单电子供体,可以将电子快速转移到H₂O₂中,生成·OH,适用于广泛的pH值,没有铁污泥产生,是一种新型高效绿色芬顿法.然而,原子H*更易相互结合形成H₂,极不稳定,因此,探索合适的电催化剂对H*绿色Fenton的应用起着至关重要的作用.本文以炭黑作为载体,通过液相还原法制备了具有催化活性高、性能稳定的Ni/C@碳毡(Ni/C@CF)非贵金属电催化材料,制备的Ni纳米粒子均匀分散在炭黑上.以此电极材料为阴极,构建绿色Fenton催化体系,能够催化H₂O和H+生成H*,进而催化H₂O₂产生·OH,高效降解去除水中抗生素污染物.通过调节制备方法、电压、溶液pH值及外加氧化剂量,确定了该体系...     

两步电沉积构建NiFe/Ni3S2/NF分级异质电极用于大电流密度析氧反应

通过简便的两步电沉积法在泡沫镍表面有效复合非晶态Ni₃S₂材料与富缺陷的NiFe双金属羟基氧化物,从而构建了NiFe/Ni₃S₂/NF三维分级纳米异质电极。受益于非晶态Ni₃S₂和富缺陷NiFe材料的结构和催化优势,以及异质界面的强电子相互作用,使得NiFe/Ni₃S₂/NF催化电极表现出优异的析氧催化性能:达到100 mA·cm^-2时的析氧过电位仅为273 mV,远优于大多数已报道的Ni/Fe基复合材料。值得注意的是,在1 mol·L^-1KOH溶液中,仅需~372 mV的过电位即可稳定输出1000 mA·cm^-2的高电流密度达27 h以上。     

明胶/羟基磷灰石复合物微球中明胶对无机相影响的研究

在油包水的乳液体系中,通过原位合成的方法使羟基磷灰石(HAP)在明胶链上化学沉积,改变明胶溶液的浓度,制得了一系列的明胶/HAP复合物微球.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和热失重分析仪(TGA)等对产物的组成、形貌以及热失重情况进行了表征.结果表明,明胶用量对复合物微球中HAP的形成具有重要影响.在明胶溶液浓度为0.025 g/mL时,明胶分子链提供的结合位点恰好与溶液中游离的Ca²⁺、PO₄^3-等离子达到平衡状态,复合物微球中无机相含量达40%,这是明胶与HAP以化学键合的形式结合所能得到的最大值.     

碱性介质中W,Ni和Sn掺杂的Pt-Ru/C电催化氧化甲醇的性能

直接以Pt, Ru, W, Ni和Sn的金属盐为前驱体, 通过溶胶法制备了不同原子比的Pt-Ru-M/C(M=W, Ni, Sn)碳载纳米合金催化剂, 用X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)表征催化剂的晶相结构、表面组成及价态形式, 采用循环伏安法测试催化剂电催化氧化甲醇活性. 结果表明, 掺杂Ni和W可明显提高Pt-Ru/C催化活性, 掺杂Sn则降低了Pt-Ru/C催化活性. 其中Pt5-Ru4-Ni0.7/C的活性最高, 在1.0 mol/L NaOH＋1.0 mol/L CH3OH溶液中峰电流达835.2 mA/mg, 甲醇起始氧化电位比Pt5-Ru5/C低约0.11 V.     

降低Ni(OH)2中SO42-含量的实验研究

以NiSO4和NaOH为原料,采用控制溶液结晶法制备球形β-Ni(OH)2的过程中,通过加入添加剂降低了Ni(OH)2中SO4-2含量.考察了pH值、Ni2 浓度、NiSO4溶液流速、碱浓度、搅拌强度等因素对Ni(OH)2中SO42-含量的影响.     

空心碳球负载二硫化硒复合材料作为锂离子电池正极材料

制备了一种空心碳球负载二硫化硒(SeS₂@HCS)复合材料作为锂离子电池正极材料。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)以及氮气吸脱附测试(BET)等对产物形貌、组成和结构进行了表征。实验结果显示,采用模板法结合化学聚合法可以合成形貌均一、单分散的空心碳球;其直径约为500 nm,壁厚约为30 nm。进一步采用熔融灌入法可以得到空心碳球负载二硫化硒复合材料。将所制备复合材料组装成电池进行电化学性能测试,与原始二硫化硒块体材料相比,SeS₂@HCS复合材料具有更高的初始容量(100 mA·g^-1电流密度下,初始放电容量为956 mAh·g^-1)和更长的循环寿命(100 mA·g^-1电流密度下,循环200圈),同时显示出更优异的倍率性能。研究结果表明该复合材料是一种具有应用前景的新型锂离子电池正极材料。     

玉米苞衣热解法制备碳点及荧光猝灭法测定Hg2+

以农业废弃物玉米苞衣为碳源,采用一步热解法制备荧光碳点(CDs),利用透射电子显微镜、红外光谱、 X射线光电子能谱、紫外-可见光谱和荧光光谱等对CDs的结构和光学性能进行了表征。结果表明,制备得到的CDs呈球形,粒径约为5.5 nm,其表面富含羟基和羧基。CDs在紫外光照射下可以发出明亮的蓝色荧光。Hg²⁺对CDs溶液的荧光具有显著的猝灭作用,据此建立了检测Hg²⁺的新体系。在0～4.0μmol/L范围内,CDs溶液的荧光猝灭程度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,检出限为0.011μmol/L。本方法适用于自来水和湖水水样中Hg²⁺的测定。     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。