胺和水插层磷酸锰仿生模拟氢键网络用于电催化水氧化

Asymmetric manganese cluster, the active center of photosystem II (PSII) in nature, is hydrogen-bonded to surrounding amino acid residues and water molecules. This phenomenon is of great inspiration significance for developing and studying artificial Mn-based oxygen evolution reaction (OER) catalysts. Herein, we prepared manganese phosphate nanosheets through intercalation of ethylenediamine ions and water molecules ((EDAI)(H₂O)MnPi) using a simple co-precipitation method. (EDAI)(H₂O)MnPi is also hydrogen-bonded to interlayer ethylenediamine ions and water molecules, forming a hydrogen-bonding network. The morphology of the (EDAI)(H₂O)MnPi sample was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy. The thickness of (EDAI)(H₂O)MnPi was characterized by atomic force microscopy. The composition and structure of (EDAI)(H₂O)MnPi were characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy. For control studies, manganese phosphate (EDAI)MnPi and (H₂O)MnPi samples were also synthesized. The structure and morphology of (EDAI)MnPi and (H₂O)MnPi samples were characterized by XRD and SEM. The difference between (EDAI)(H₂O)MnPi, (EDAI)MnPi, and (H₂O)MnPi were further characterized by thermal gravimetric analysis and derivative thermogravimetric analysis. Electrocatalytic properties of the (EDAI)(H₂O)MnPi, (EDAI)MnPi, and (H₂O)MnPi for OER were studied in 0.05 mol∙L⁻¹ pH = 7 phosphate buffered saline solution, through linear sweep voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and controlled potential electrolysis (CPE) test. The electrochemical surface area (ECSA) analyses of (EDAI)(H₂O)MnPi, (EDAI)MnPi, and (H₂O)MnPi samples were recorded by charging currents in the non-Faradaic potential region at different scan rates. Considering the different ECSAs of different materials, the water oxidation activities of three materials were normalized by ECSA. Compared with counterparts of (EDAI)MnPi (610 mV) and (H₂O)MnPi (580 mV), manganese phosphate nanosheets (EDAI)(H₂O)MnPi exhibited a lower overpotential of 520 mV when driving a current density of 1 mA∙cm⁻² in neutral conditions. The CPE experiment revealed that (EDAI)(H₂O)MnPi remained active for at least 10 h. Manganese phosphate nanosheets containing a rich, extensive, and continuous hydrogen bond network exhibited improved OER performance in neutral conditions. The hydrogen-bonding network in manganese phosphate nanosheets has similar functions to the hydrogen-bonding network in PSII, which could accelerate the transfer rate of protons and facilitate electrocatalytic water oxidation. This study may provide guidance for the design of water oxidation catalysts with rich hydrogen bond network.     

钴钒水滑石纳米片用于电催化尿素氧化（英文）

电解水是一种常用的制氢方法,但高能耗的阳极析氧反应(OER)阻碍了其应用。尿素氧化反应(UOR)具有较低的热力学电势,是最有前景的OER替代反应之一。过渡金属基水滑石具有独特的层状结构和层间阴离子可交换等优点,被认为是性能优异的UOR催化剂,然而目前大多数研究主要聚焦于后过渡金属元素。该研究通过一步法制备了具有前/后过渡金属的CoV-LDHs纳米片。与相同方法制备的Co(OH)₂相比,CoV-LDHs纳米片具有以下优点:1)纳米片结构有利于暴露更多的活性位点。2) V的引入增强了CoV-LDHs的亲水性,提高了其本征电催化动力学。3) Co (3d⁷4s²)和V(3d³4s²)之间的d-电子补偿效应有利于促进尿素的吸附。因此,CoV-LDHs仅需要1.52V(vs.RHE)就可以达到10mA·cm^-2的电流密度,比Co(OH)₂低了70 mV,同时CoV-LDHs较低的塔菲尔斜率表明了其较快的反应动力学。此外,CoV-LDHs在连续反...     

不对称配位磷酸钴铵增强电催化水氧化反应性能（英文）

钴基材料被认为是有望替代贵金属材料的电催化水氧化反应催化剂之一.研究发现,高活性的钴基催化剂常发生表面重构行为,深入研究表面重构行为对于阐明真实的催化活性位点和指导合成高性能的电催化剂至关重要.但是受到复杂的催化剂结构以及多种性能影响因素限制,钴基材料的配位结构对表面重构和电催化水氧化性能影响仍不清晰.基于此,本文设计了具有配位对称结构和不对称结构的两种磷酸钴基材料用于电催化水氧化反应,探索配位对称性对表面重构和水氧化性能的影响.本文通过调控共沉淀反应中磷酸铵的用量,合成了具有对称配位结构的磷酸钴材料和不对称配位结构的磷酸钴铵材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和物理吸附等技术表征了两种材料的物理性质.通过线性扫描法,循环伏安法和恒电位电解法等电化学方法测定两种材料的电催化水氧化活性和稳定性.采用原位电化学阻抗图谱、拉曼光谱(Raman)和XPS图分析水氧化反应中的表面重构过程.晶体结构图表明,磷酸钴材料和磷酸钴铵材料均由六配位的Co O6八面体组成.其中,磷酸钴结构中钴中心由四个水分子和两个磷酸基团或两个水分子...     

过渡金属氧化物插层化学及其电催化应用的新进展（英文）

插层化学是指客体插入到主体形成插层化合物的过程.近年来,插层化学作为一种有效的材料结构修饰方法,已广泛应用于电化学储能和转换领域.过渡金属氧化物由于其结构和成分的可调性,在插层性能和应用方面取得了很大进展,但仍存在插层机理及性质变化原因不明确等问题.本文首先对过渡金属氧化物的插层机理进行了综合评述,分析归纳了常见的插层制备方法,然后总结了插层过渡金属氧化物在电催化中研究的最新进展,最后对该领域未来面临的机遇和挑战进行了展望.     

电催化两电子水氧化制备过氧化氢的研究进展（英文）

过氧化氢(H₂O₂)是一种环境友好的化学氧化剂,广泛应用于水处理、医疗消毒、化学合成等工业领域。电催化两电子水氧化反应(2e^-WOR)是一种可以在温和条件下直接从水中生产H₂O₂的方法。然而,受限于反应机理认识和催化材料设计的不足,2e^-WOR的催化选择性和活性仍然较低。本文综述了近年来通过2e^-WOR反应路径电合成H₂O₂的研究进展,首先介绍了2e^-WOR的催化机理和研究方法,强调了理论计算加速高选择性、高活性和高稳定性催化剂研究的作用,并讨论了电合成H₂O₂的不同定量方法和原位表征手段;然后详细总结了高性能2e^-WOR电催化剂的调控策略,包括缺陷、掺杂、晶面和界面工程,同时指出了反应器创新设计的重要性;最后展望了电合成H₂O₂的研究挑战和机遇。     

晶格匹配的异质结构用于电催化水解离制氢能（英文）

氢气具有高燃烧热、无污染等特点,是替代化石燃料的理想能源.电催化水分解为高纯度氢气被认为是一种很有前途的方法.电催化分解水的关键是开发高性能、低成本的电催化剂.铂基电催化剂在酸性和碱性介质中都表现出良好的电催化活性,但经济成本限制了其进一步应用.近期研究表明,由过渡金属基材料组成的异质结构电催化剂也表现出高效电催化析氢的潜力.异质结构电催化剂的晶格匹配程度影响其界面电子结构,进而决定了析氢反应的动力学和活性.因此,开发用于析氢反应的晶格匹配异质结构电催化剂的构建方法具有重要意义,也颇具挑战性.为了解决上述问题,李炫华教授课题组及合作者报道了一种梯度加热外延生长方法,采用该方法制备了晶格匹配良好的Mo₂C-Mo₂N异质结构电催化剂,并用于高效制氢(Angew.Chem.Int.Ed.,2022,61,e202209703).NH₃状态温度图和密度泛函理论结果表明, NH₃分子被吸附在Mo₂C的(101)面上,作为Mo₂N的成核位点.通过调节加热过程,可使吸附...     

磷酸锆催化剂用于生物质转化（英文）

随着化石燃料的减少和能源危机的加重,开发利用可再生的新能源迫在眉睫.生物质作为一种重要的可再生资源,是现代化学工业中的能源和有机碳的重要潜在替代物,将其转化为高附加值化学品具有巨大的开发潜力和实际应用价值.因此,对于生物质资源的高效转化及综合利用越来越受到人们的广泛关注,而催化化学转化是当前实现生物质升值利用的重要途径之一.近年来,磷酸锆逐渐发展成为一种新型的过渡金属磷酸盐多功能材料,在离子交换,吸附,质子传导,光化学,材料化学,催化等领域具有广泛的应用.根据我们和其他课题组的研究基础,本文简要总结了无定形、介孔和结晶型磷酸锆(α、γ、τ)特别是α-磷酸锆材料的制备方法,结构和催化性能.在其结构中,不同的磷氧基团和水分子,锆氧八面体和磷氧四面体通过氧桥相互连接在一起.在特定的制备条件下,可以得到无定形磷酸锆、层状结构的α/γ-磷酸锆或者三维结构的τ-磷酸锆.磷酸锆材料具有极高的热稳定性,优异的耐水能力,且在极性介质(包括水相)中仍然能够显示出中强酸性,不仅具有布朗斯特酸性和路易斯酸性,而且通过控制磷和锆的比例可以调节两种酸的浓度.本文重点介绍了磷酸锆催化剂在生物质平台分子转化(如催化脱水,加氢/氢解,氧化和酯化等)反应中的最新研究进展,特别指出,磷酸锆表现出的高热稳定性,耐水性和中强酸性使其成为具有高活性、高稳定性的多相催化剂.已有研究表明,磷酸锆既可以直接作为固体酸催化剂,也可以将其它金属及其氧化物等活性组分负载于酸性磷酸锆上,可构建包含酸中心、金属中心的多功能催化剂,实现酸催化、加氢、氧化等多步反应,从而应用于由生物质平台分子制取燃料或者精细化学品催化转化过程.总之,磷酸锆用于生物质转化已经取得了一些重要的进展,也是目前该领域的研究热点之一.虽然已有很多磷酸锆催化剂的研究工作,但是在该领域仍然需要更加深入和广泛的研究.在了解催化反应机理的基础上,更加精确设计、改良催化剂的结构,高效应用在生物质转化以及其他催化反应中.     

PdNi/石墨烯气凝胶电催化甲酸氧化（英文）

甲酸电氧化性能提升对发展直接甲酸燃料池至关重要。本文首次报道了采用简便的冷冻干燥/退火还原的方法将PdNi合金与三维石墨烯气凝胶进行了高效耦合并实现了对甲酸氧化反应的高效催化。利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等仪器对催化剂的结构和形貌进行了表征,并对其催化甲酸氧化反应的性能进行了研究。PdNi以合金纳米粒子形式分散在三维石墨烯气凝胶(PdNi/GA)表面,PdNi/GA催化剂中Pd的XPS能谱有明显的位移,表明Pd,Ni和石墨烯气凝胶载体之间有较强的电子相互作用。电化学测试结果表明PdNi/GA催化剂具有很高的的甲酸电氧化性能,其峰值电流密度为136 mA·cm~(-2),分别是Pd/GA (68 mA·cm~(-2))和Pd/C (39.4 mA·cm~(-2))的2倍和3.45倍。在CO溶出伏安测试中,PdNi/GA催化剂的起始电位和峰电位分别是0.49和0.67 V,证明PdNi/GA催化剂具有优异的抗CO毒化能力。PdNi/GA良好的催化性能可以归因于石墨烯三维结构提供的优异的分散性及导电性和钯镍合金抗CO中毒能力的提升。     

甘油电催化氧化的研究进展：催化剂、机理和应用（英文）

甘油(丙三醇)是一种重要的生物质基平台分子,也是生物柴油制备过程中产生的副产物.单纯将粗甘油经分离、提纯制取精制甘油存在成本高和用途单一的缺点,开发高效的粗甘油转化方法可以提升其附加值,进而提高资源利用率和延伸生物质基材料产业链.甘油是生物质基平台分子中氢含量最高的分子之一,可通过氧化还原、脱水等过程形成多种含碳短链能源化学品.与传统的热催化相比,电催化不仅能在温和的条件下实现粗甘油的选择性转化,还可使其与阴极发生耦合反应,生成氢气.然而,甘油的电催化氧化微观机制复杂,涉及诸多反应途径及多个电子和质子转移过程,如何合理设计可高选择性地催化生成目标产物的催化剂是实现生物甘油高效转化的关键.本文以甘油电催化氧化产物的选择性调控为核心,总结了甘油电催化氧化(GOR)中催化剂设计和机理研究领域的最新进展,旨在阐述GOR过程及催化剂的构效关系,并为今后设计开发高效GOR催化剂提供参考.首先,结合原位分析和理论计算等领域的研究结果,系统地总结了GOR过程中电位、催化剂结构和组成以及电解质对催化剂性能的影响,阐述了反应过程中的催化机理.针对GOR活性较高时,甘油容易强吸附在催化剂表面形成中间体进而毒...     

磷酸锆镍上的醇选择性氧化（英文）

Nickel zirconium phosphate nanoparticles were found to function as efficient catalysts for the selective oxidation of a wide range of alcohols to their corresponding ketones and aldehydes using H2O2 as an oxidizing agent and without any organic solvents, phase transfer catalysts, or additives. The steric and electronic properties of various substrates had significant influence on the reaction conditions required to achieve acetylation. The results showed that this method can be applied for the chemoselective oxidation of benzyl alcohols in the presence of aliphatic alcohols. The catalyst used in the current study was characterized by ICP-OES, XRD, NH3-TPD, Py-FTIR, N2 adsorption-desorption, SEM and TEM. These analyses revealed that the interlayer distance in the catalyst increased from 0.75 to 0.98 nm when Ni2+ was intercalated between the layers, whereas the crystallinity of the material was reduced. The nanocatalyst could also be recovered and reused at least seven times without any discernible decrease in its catalytic activity. This new method for the oxidation of alcohols has several key advantages, including mild and environmentally friendly reaction conditions, short reaction time, excellent yields and a facile work-up.     

具有结构诱导的亲水性和导电性的α-MnO_2纳米线网络用于电催化（英文）

具有各向异性特征的低维纳米线已被应用于各类科学技术领域.纳米线也被广泛用于制备高维超级结构(纳米线阵列和纳米线网络等),以克服低维纳米线自由堆积导致化学反应过程中内部空间不足等缺点.但是,构造这些超级结构的典型策略仅限于复杂和苛刻的组装合成手段,因此,在温和条件下使用简单的方法直接合成基于纳米线的新型3D超结构仍然是重要且具有挑战性的工作.本文在没有使用任何表面活性剂的条件下通过简单水热法制备了一种独特α-MnO_2纳米线网络,同时这一新颖的结构使制备的材料具有优异的结构诱导的亲水性和导电性.在此超级结构中,纳米线通过节点从各个方向互相连接形成网络,网络结构由节点之间的逐节点连接形成.与离散的α-MnO_2纳米线和3D α-MnO_2微米球相比,α-MnO_2网络超级结构的电催化水氧化活性显著增强.物质扩散和电荷转移能力是电催化剂性能的两大重要影响因素,因此,本文对比研究了这三种材料的亲水性和导电性对电催化水氧化的影响程度.在α-MnO_2网络超级结构中,丰富开放空间有利于物质扩散.在水溶液的非均相催化中,水的扩散和与催化位点的结合很重要.水滴静态接触角测量结果表明,α-MnO_2网络超级结构具有较高的亲水性.通常,长纳米线的暴露晶面较稳定,它们与溶剂分子间的相互作用较弱.然而,由于大量的空隙结构导致的虹吸效应,本文α-MnO_2纳米线网络结构表现出高亲水性.同时,本文采用四点探针法测试了三种催化剂的薄层电阻,与离散的纳米线中线与线之间的物理接触不同,网络结构中线与线是通过化学方式连接的.因此,网络结构内的电荷转移比随机堆积的纳米线和微米球要快得多.本文还通过电化学方法进一步证明了α-MnO_2网络超级结构中高效的物质扩散和电荷转移.网络结构中,基于活化电流和静态电流的Tafel值相近,该结果表明即使在没有消除传质限制情况下,这种独特纳米网络的丰富内部空间使得传质阻力几乎可以忽略,具有高传质效率.根据Laviron方程计算出的电子转移速率常数表明,网络结构的电子转移速率比其他两个对比催化剂快得多,说明α-MnO_2纳米线网络超级结构同时具有高效的物质扩散和电荷转移能力.综上,本文不仅为构筑高级网络结构提供了一条新的合成途径,而且为设计具有高效物质扩散和电荷转移的电化学材料提供了新思路.     

磷酸铜锆催化剂上醇选择性氧化（英文）

The catalytic activity of copper zirconium phosphate(ZPCu) in the selective oxidation of alcohols to their corresponding ketones or aldehydes, using H2O2 as an oxidizing agent, was studied. The oxida‐tion reaction was performed without any organic solvent, phase‐transfer catalyst, or additive. Steric factors associated with the substrates influenced the reaction. The catalyst was characterized using X‐ray diffraction, inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, and scanning electron microscopy. It was shown that the interlayer distance increased from 0.74 to 0.80 nm and the crystallinity was reduced after Cu2+ intercalation into the layers. This catalyst can be recovered and reused three times without significant loss of activity and selectivity.     

氧官能团MXenes用于电催化合成氨的理论筛选（英文）

电催化合成氨技术以绿色可再生的电能为驱动力,通过在室温条件下改变外加电压来克服速控步能垒,被认为是一种取代哈伯工艺的潜在选择.然而,该技术存在法拉第效率较低、氨气产率不高等问题.因此,设计高效的电合成氨催化剂是目前亟待解决的关键问题.氧官能团的二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)由于具有独特的几何结构、高导电性和表面易调变等特点,在全水解、碳转化、氧还原或固氮等电催化过程中应用十分广泛.其中,表面氧官能团不饱和覆盖的MXenes材料的电催化合成氨性能较好,这是因为适量的氧空位能够调节活性中心的电荷分布,从而优化关键中间体的结合强度;同时,氧空位的存在为反应提供了足够的活性位点.然而,氧官能团MXenes家族庞大,种类众多,如何从中筛选出合适的合成氨电催化剂尚且缺乏理论指导.本文设计了一系列氧官能团的二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)作为合成氨电催化剂,并通过密度泛函理论从稳定性、选择性和活性角度出发提出了一套较完善的筛选流程.以纯MXenes表面覆盖17/18氧官能团所需的极限电位来判断氧官能团MXenes的稳定性.通过对催化剂上氮气分子和氢原子的吸附行为进行比较来证明其...     

焙烧氧化PdCo非预期的乙二醇电催化氧化性能的研究（英文）

钯基金属催化剂在碱性燃料电池中已有广泛的应用。然而,迄今为止,钯基金属催化剂的氧化处理对其在碱性燃料电池中应用的影响却鲜有报道。本研究通过对PdCo纳米金属催化剂的焙烧氧化处理,发现生成的PdO-Co₃O₄纳米复合材料在碱性溶液中对乙二醇电催化氧化的质量比活性和面积比活性分别是商业Pt/C的3.8和2.4倍。与PdCo纳米金属相比,PdO-Co₃O₄纳米复合材料在碱性溶液中对乙二醇电催化氧化的质量比活性和面积比活性分别提高了1.6和1.2倍。实验和计算结果表明,焙烧氧化处理改变了催化剂的表面形态和活性中心,在Co掺杂PdO(101)表面上,O₂和OH吸附能降低,有利于稳定中间体C₂H₄OHO~*和O-H解离,Co掺杂纳米级PdO(101)与乙二醇及其中间物种发生强烈的结合,导致形成不同的电化学动力学和反应路径,从而产生优良的电催化活性。PdO和Co₃O₄的协同作用明显增强了活性氧与催化剂表面...     

纳米分子筛LTA包裹Ni-Salen配合物为修饰碳糊电极用于电催化氧化肼反应（英文）

采用柔性配体法将Ni-salen配合物包裹在纳米分子筛LTA的超笼中,用来修饰碳糊电极制得Ni(Ⅱ)-Salen A/CPE,并采用循环伏安法、计时电流法和计时库仑法考察了该电极电催化氧化0.1 mol/L Na OH溶液中肼反应性能.首先采用无有机模板剂法合成纳米分子筛LTA,并用各种技术进行了表征.XRD和粒径分析结果分别显示LTA晶体的平均粒径为56.1和72nm.在Ni(Ⅱ)-Salen A/CPE电极氧化还原位上水合肼催化氧化反应电子转移系数为0.64,速率常数为1.03×10~5 cm~3/(mol·s).电催化反应机理研究表明,水合肼氧化反应通过它与Ni~(3+)(Salen)O(OH)反应或直接进行电氧化反应.阳极峰电流与扫描速率的平方根呈线性关系,表明反应受扩散控制,水合肼的扩散系数为1.18×10~(-7)cm~2/s.结果表明,Ni(Ⅱ)-Salen A/CPE对水合肼氧化反应表现出高的电催化活性,这是由于纳米分子筛LTA的多孔结构以及Ni(Ⅱ)-Salen的存在.最后研究了水合肼在碱性溶液中Ni(Ⅱ)-Salen A/CPE电极上的氧化反应机理,发现其为四电子过程,第一个电子转移反应为速率控制步骤,然后是一个三电子过程,产生环境友好的最终产物氮气和水.     

多级纳米喇叭花苯基膦酸钴在中性pH下高效电催化水氧化（英文）

电催化水分解产氢是从根本上解决当前能源及环境等难题的最理想途径.然而,由于析氧反应(OER)是一个涉及多质子耦合电子转移的复杂过程,其动力学缓慢限制了水分解的效率,成为光电水分解的速控步骤,是相关应用发展的一大瓶颈,受到学术界与工业界的广泛关注.如何设计制备出性能高效、稳定性突出、价廉环保的水氧化催化剂,并揭示构-效关系及深入理解其催化机制成为该领域的重要课题.IrO₂和RuO₂等贵金属化合物被公认为当前最好的电催化析氧催化剂,但高成本及稀缺性严重限制了它们大规模应用.为此,开发高效低成本廉价过渡金属OER催化剂成为能源催化学科的研究热点与重点.在已报道的过渡金属催化剂中,原位电沉积制备的磷酸钴(Co-Pi)被认为是迄今为止最有效的OER催化剂之一.尽管Co-Pi展现出诱人的性能,但无序的非晶态结构限制了对其结构进行精确描述,至今它的详细结构尚没有定论.由于其在结构方面的局限性,影响了进一步揭示水氧化催化剂构-效关系及深入理解水氧化机理.作为引入磷酸基构筑的晶态金属有机骨架材料,其柔性的多阴离子官能团可能带来更多可调控的结构因素,其丰富的可调...     

分级骨架和多层的Pt-Ni纳米晶体用于高效氧还原和甲醇氧化反应（英文）

燃料电池是电动汽车和电子设备最有前途的清洁能源之一.Pt催化剂在氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应(MOR)中的电催化性能对电池系统的能源效率和电池的价格起着至关重要的作用,因此设计高效的电催化剂以最大限度地提高铂的利用率,从而增强电催化效果、降低成本,已经成为燃料电池发展的一个重要方向.早期的研究表明,铂基催化剂可以有效地提高电催化性能,并且它们的组成和形貌被认为是影响催化剂活性的两个关键因素.至今,已合成出各种各样的Pt基催化剂,如Pt-Pb/Pt核壳纳米盘、Pt3Co凹面立方体、Pt-Cu-Rh纳米笼、Pt-Pd纳米枝晶等,其中纳米枝晶结构的催化剂表现出很好的氧还原性能,其高效的催化活性被认为是暴露出的较高的比表面积促进了电子转移以及拥有较多的Pt活性位点.本文采用简单的溶剂热法合成了具有大比表面积的Pt-Ni分层骨架结构(Pt-NiHSNs)催化剂,为了验证反应物所起的作用,通过收集不同反应时间下的产物和控制单一变量,我们发现在合成配方中加入H_2SO_4是此类Pt-Ni纳米晶体成功生长的关键触发因素.在H_2SO_4的诱导下, Pt和Ni原子倾向于沉积在(111)面,促使Pt-Ni合金沿晶面方向生长为八面体结构,在此过程中发生了粒子自组装成长以及相分离过程,最后我们用酸蚀法制造了Pt-NiHSNs,并通过TEM, XRD和XPS表征其微观结构及组成,证实了Pt-NiHSNs已经形成合金结构.在酸性条件下, Pt-NiHSNs在ORR反应中展示出比商业Pt/C更好的活性.在0.9 V时的质量活性为1.25 A mgpt~(-1),是商业Pt/C质量活性的8.9倍,并且在10000圈的耐久性测试中, Pt-NiHSNs的质量活性仅仅损失了21.6%,远低于Pt/C损失的活性比例.Tafel曲线和旋转环盘测试结果表明, Pt-NiHSNs在ORR反应中发生的是4电子过程,证实了它的高活性.另外,在酸性溶液中, Pt-NiHSNs表现出了比商业Pt/C更好的MOR催化活性,且抗CO中毒能力更强.这可归因于两点:(1) Pt-Ni HSNs是由多个小颗粒组装而成,大大提高了与电解液的接触面积;(2)它独特的骨架结构减少了颗粒间团聚的可能性,有利于质子的转移.本文为设计先进的铂基电催化剂提供了一种新的自组装方法.     

碱诱导自组装合成Pd/Ni-Mo_2C纳米催化剂用于乙醇电催化氧化（英文）

本研究采用简易的碱性诱导自组装的方法制备了一种新型纳米Pd/Ni-Mo_2C (2-6 nm)催化剂。该催化剂在碱性体系中对乙醇的电催化氧化展现出优异的性能。催化活性为2832.2 mA/mgPd,剩余电流密度为447.8 mA/mgPd,分别是质量分数10%商业Pd/C催化剂(1107.6和96.1 mA/mgPd)的2.6和4.7倍。     

电催化氧化木质素解聚:温和高效的生物质增值策略（英文）

木质素是一种天然可再生芳香族聚合物,通过催化反应过程可实现其解聚制备芳香族化学品,其高附加值转化对实现生物燃料、精细化学品和大宗化学品的绿色生产具有重要意义.其中,电催化氧化解聚为木质素的高值化利用提供了一种高效节能途径.凭借电催化过程中电位或电流易于调节的特性,可实现产物的选择性和反应物转化率的有效调控.但实现木质素的可控降解,首先需对其解聚机理充分了解掌握.其中,由催化剂、电解质和催化反应池等组成的电催化系统均需合理设计.本文以木质素解聚过程中C—C键和C—O键的断裂机理为基础,综合评述了近年来木质素及其模型化合物在电催化氧化制备芳香族单体过程中不同的断键机制,总结了自由基中间体在C—O和C—C键的高选择性断裂中发挥的决定作用.最后,展望了电催化木质素解聚的发展前景以及面临的挑战.     

硼掺杂的NiO修饰玻碳电极电催化氧化甲醇（英文）

采用计时电流法,线性扫描伏安法和安培曲线来研究B-Ni O的电催化氧化甲醇过程.研究结果表明,该B-Ni O电极具有良好的电催化作用,活性高,稳定性好,在电极上对甲醇的氧化动力学过程为单扩散动力学控制过程.与块状Ni(OH)_2相比,硼掺杂的Ni O纳米花在碱性介质中电催化氧化甲醇的电流密度提高了50倍.由于B-Ni O纳米花出色的电化学性能使其在电氧化甲醇上具有潜在的应用前景.