纳米氧化镍的固相合成

纳米氧化镍的固相合成;NiO;纳米粒子;固相反应;合成机理     

氢氧化钴纳米棒的室温固相化学合成及其表征

一维或准一维纳米结构体系或纳米材料的研究,既是研究其他低维材料的基础,又与纳米电子器件及微型传感器密切相关,是近年来国内外研究的前沿.尽管有许多合成一维纳米材料的方法[1～4],但是这些方法往往各有其局限性且大多需要多个步骤,操作复杂,条件苛刻.因此,寻找反应条件温和,易于操作,适用范围广,一步就能制备一维纳米材料的新方法尤为重要.     

微波固相合成氧化锌纳米棒

通过前驱体的微波固相热分解法快速合成了氧化锌纳米棒, 其直径在60～385 nm之间, 长可达数微米. 前驱体则通过一步室温固相反应制备. 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线分析(EDX)和透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行了表征. 同时, 对氧化锌纳米棒的光致发光(PL)性能作了测试, 结果表明在355 nm处有一个明显的近带隙发射峰. 另外, 对比实验表明, 微波辐射在氧化锌纳米棒的形成过程中起了关键性作用, 并对其形成机理进行了初步探讨.     

负载型金属纳米催化剂的可持续构筑及其电催化析氢应用（英文）

在众多非均相催化剂中,负载型金属纳米催化剂(SMNCs)因具有高效、稳定、可循环使用等特性而广泛应用于多相催化反应领域.近几十年来,研究者们致力于合理设计和优化载体和颗粒等来提高SMNCs催化性能.其中,通过传统方法(如沉淀法、溶胶-凝胶法、溶剂热法、高温热解法等)成功开发了种类繁多的SMNCs,然而这些传统方法通常会涉及大量的有机试剂、复杂的制备步骤以及昂贵的专用设备,极大地限制了SMNCs的规模化生产.因此,发展简便、高效的绿色可持续的SMNCs生成方法意义重大.本文总结了绿色、可持续化生产SMNCs的几种方法,包括固态合成法、低温热解法、无表面活性剂和还原剂合成法及离子液体辅助合成法.与传统合成技术相比,这些方法在可持续性方面、原子利用率方面、产物选择性方面及规模化生产方面表现出明显的优势.此外,本文还对SMNCs的经典应用-电催化产氢(HER)技术的研究进展进行了详细评述.尽管SMNCs的可持续化合成及其大规模应用已取得较大进展,但目前仍存在几个关键问题需不断改进:如何进一步提高绿色、可持续化生产效率?如何调控金属纳米颗粒的载量及粒径尺寸?如何调节金属纳米颗粒的表面状态?如何探...     

过渡金属磷钼钒酸盐纳米微粒的固相合成

多金属氧酸盐;固相反应;Keggin结构;过渡金属磷钼钒酸盐纳米微粒的固相合成     

Keggin结构钼硅酸铵、钨硅酸铵纳米颗粒的室温固相合成、结构及性能研究

采用室温固相法合成了钼硅酸铵、钨硅酸铵两种纳米颗粒 ,用元素分析确定其分子组成 ,它们的结构、性质、颗粒大小、表面形状分别用红外光谱、X -射线粉末衍射、透射电镜和热分析进行了研究 .结果表明 ,两种纳米颗粒的大小分别在 30nm和 4 0nm左右 ,长期放置易发生团聚 ,在水和无水乙醇中呈乳液分布 ,形成纳米颗粒后 ,两种杂多阴离子的热稳定性均明显降低     

反应条件对固相合成负载羰基铑原子簇催化剂及其性能的影响

本文报告了由金属盐直接固相合成负载铑络合物或原子簇催化剂的新方法及IR谱表征。CO容易使表面吸附有水分子的RhCl_3/SiO_2还原并生成表面羰基物Rh~+-(CO)_2/SiO_2;CO、CO/H_2和CO/2H_2等不同还原气对表面络合物的生成没有影响。采用H_2还原只能得到金属Rh催化剂。水是重要影响因素,如果RhCl_3/SiO_2先抽空脱水,再用含水的CO还原,就会使Rh~+(CO)_2/SiO_2转化为Rh_6(CO)_(16)/SiO_2。此外,还考察了负载原子簇的CO加氢和热分解反应性能。采用CO还原RhCl_3/SiO_2制备的催化剂同负载原子簇催化剂的反应行为非常相近,而且比传统催化剂具有更高的反应活性。     

硫化铜纳米棒的低热固相合成及其光学性能

在表面活性剂PEG-400存在的条件下,以醋酸铜和硫代乙酰胺为原料,利用低热固相化学反应,一步制备出分散均匀的硫化铜纳米棒.X射线粉末衍射和能量散射X射线能谱分析证明,产物为纯六角相的硫化铜.透射电镜和扫描电镜形貌分析表明,产物为棒状,直径为80～100nm,长度为200～500nm.紫外-可见光谱和光致发光光谱表明,硫化铜纳米棒的紫外和荧光最大吸收和发射波长与常规硫化铜相比均发生了明显的蓝移,表明所制备的硫化铜纳米棒具有良好的光学性质.     

室温快速合成一种钴基金属有机框架材料纳米颗粒用于高效氧析出

采用一种在室温下快速、温和的方法制备Co-MOF-74纳米颗粒,该纳米颗粒结晶度好、形貌均匀,可在碱性介质中实现高效电催化析氧反应（OER）。相较于传统的水热合成法,通过引入三乙胺大大降低了合成所需时间,只需室温下搅拌2 h即可得到Co-MOF-74纳米颗粒（约20 nm）。该纳米催化剂呈现出更高的比表面积（760 m²·g^-1）、良好的OER活性和稳定性,在10 mA·cm^-2的电流密度下过电势仅为275 mV。     

双极纳米电极阵列实现单个铂纳米颗粒上氢气析出反应的电致化学发光成像

本文制备了嵌于多孔阳极氧化铝（AAO）膜中直径为200 nm,间距为450 nm的高密度（5.7 × 10⁸ cm^-2）的金纳米电极阵列,纳米电极分布规则,尺寸高度均一。我们将该金纳米电极阵列作为双极电极阵列,可将电极一侧的电化学法拉第信号在另一侧电极上转化成电致化学发光（ECL）信号,从而实现对单个铂纳米颗粒上氢气析出反应（HER）进行亚微米空间分辨率的电化学成像。本文介绍的方法为高空间分辨率成像电催化材料、能源材料以及细胞过程的局部电化学活性提供了一个良好的平台。     

1T相MoS2的制备及在电催化分解水析氢反应中的应用

二硫化钼(MoS₂)已成为电化学析氢反应(HER)中铂催化剂的廉价替代品。1T-MoS₂是MoS₂的金属相，由于其具有优异的导电性和更多的电化学活性位点，因此成为了比2H-MoS₂更具前景的理想催化剂材料。本文综述了1T相MoS₂的制备及在HER中的应用。首先，比较了1T-MoS₂和2H-MoS₂几何结构及电子结构的差异，从“自上而下”及“自下而上”的角度概述了1T-MoS₂常用制备方法，总结1T-MoS₂及1T-MoS₂基材料在HER领域的应用；最后指出现阶段关于1T-MoS₂的研究中仍存在的一些关键问题。     

PtRu/氮掺杂碳电催化甲醇氧化及电解水析氢性能

将三聚氰胺、RuCl₃及炭黑以一定的比例分散于乙醇中,采用旋转蒸干及高温热处理合成了一种氮掺杂碳(NC)负载Ru的Ru/NC催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了不同Pt、Ru负载量的PtRu/NC催化剂,并用于电催化甲醇氧化反应(MOR)及电催化分解水析氢反应(HER)。结果表明,合成的催化剂中Pt₁Ru/NC(Pt、Ru的实际负载量分别为1.14%、0.54%)表现出最优的MOR性能,质量活性达4.96 A·mg^-1_PtRu,且经10 000 s稳定性测试后质量活性保持在测试前的91.1%。同时,当电流密度为100mA·cm^-2时,Pt₁Ru/NC在 HER中表现出最低的过电位(103 mV)和最小的 Tafel斜率(15.29 mV·dec^-1)。通过 X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、STEM-能谱(STEM-EDS)技术表征了PtRu/NC双金属催化剂,其具有优异催化性能的原因如下：(1) PtRu双金属纳米颗粒高度分散于NC上;(2) Pt以纳米团簇或单原子形式负载于Ru上,后负载于NC,形成了Pt-Ru相分离结构;(3) Pt、Ru与N之间存在协同效应。     

Carbon-covered Tungsten Carbide Nanoparticles: Solid-state Synthesis and Application as Stable Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction

Carbon-covered tungsten carbide nanoparticles(cc-WCNPs) were prepared via a one-step solid-state reaction between W(CO)₆ and triphenylamine at 850℃ under a sealed Ar atmosphere. As novel electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction(HER), cc-WCNPs exhibit an onset potential of -0.14 V vs. reversible hydrogen electrode(RHE) and a Tafel slope of 64.6 mV/dec in a 0.5 mol/L H₂SO₄ solution. Additionally, these cc-WCNPs catalysts also show excellent electrocatalytic stability after 1000 cycles.     

弱磁性Co0.85Se纳米片负载碳纳米管作为电催化析氢催化剂

氢气是一种环境友好可再生的清洁能源,电解水无疑是一种很好的制氢方法.然而,电催化分解水析氢受到其缓慢的动力学过程、较低的催化性能和较差的稳定性的限制.为了使整个过程更节能,具有高电流密度和低的过电势的高效电催化剂被广泛研究.非化学计量相硒化钴(Co0.85Se)作为一种重要的金属硫属化合物具有优异的催化性能而广受关注.但是低维的Co0.85Se活性位点少,分散性差,电子传递能力低,导致其电催化剂活性差.多壁碳纳米管(MWCNTs)具有多种电性能,包括金属导电性和电子存储能力等.因此,MWCNTs的特殊结构和高导电性可以有效地促进电子从电催化剂向碳纳米管的转移,实现高效电分解水制氢性能.本文在不使用表面活性剂和模板的情况下,通过一步水热溶剂热法合成弱磁性Co0.85Se纳米片负载碳纳米管电催化剂.采用磁滞回线研究Co0.85Se和MWCNTs/Co0.85Se的磁性能,结果表明其有弱顺磁性,Co0.85Se纳米片之间的空间距离增强导致粒子间偶极相互作用减弱,从而使MWCNTs/Co0.85Se纳米复合材料的矫顽力值增加到158 Oe.随着微晶尺寸的减小和纳米颗粒间距的增大,MWCNTs/Co0.85Se催化剂的比表面积增大,有利于提高其电催化活性.扫描电镜和透射电镜展示出Co0.85Se纳米片分散性较差,且团聚现象严重,而MWCNTs/Co0.85Se纳米复合催化剂显示Co0.85Se纳米片均匀分散在MWCNTs表面,且纳米片尺寸明显减小,有利于Co0.85Se纳米片暴露更多的活性位点.线性扫描伏安曲线测量表明,在酸性溶液中Co0.85Se纳米片在电流密度为10 mA cm?2时,其过电势为319 mV(vs.RHE),30 wt%MWCNTs/Co0.85Se的过电势为266 mV(vs.RHE).Co0.85Se和MWCNTs/Co0.85Se的Tafel斜率分别为92.6和60.5 mV dec?1.此外,MWCNTs/Co0.85Se的电流交换密度(j0)为0.07 mA cm?2.较小的Tafel斜率和高的电流交换密度表明,MWCNTs/Co0.85Se具有良好的反应动力学和快速的质子分离速率.交流阻抗谱表明MWCNTs/Co0.85Se比Co0.85Se电阻更小,电子传输速率更快.电化学活性表面积与双电层在固液界面处的电容测量值成正比.结果显示,30 wt%MWCNTs/Co0.85Se的双电层电容为0.22 mF cm^-2,高于Co0.85Se和15 wt%的rGO/Co0.85Se(0.04 mF cm^-2,0.17 mF cm^-2),这表明较大的电化学活性表面积有利于析氢反应进行.30 wt%MWCNTs/Co0.85Se的循环稳定测试表明其具有较好的稳定性.综上,本文介绍了通过一步水热法合成具有弱磁性的Co0.85Se和MWCNTs/Co0.85Se电催化剂,碳纳米管作为一种高导电性材料被引入Co0.85Se纳米片中以减少Co0.85Se的团聚,使Co0.85Se的活性位点增加,进而提高电催化制氢性能.     

Recent trends in hydrogen and oxygen electrocatalysis for anion exchange membrane technologies

This review aims at presenting recent findings in the understanding of oxygen and hydrogen electrocatalysis in alkaline electrolytes that are key processes for the emergence of sustainable energy storage and conversion devices such as anion exchange membrane fuel cells and electrolyzers. In these systems, the exchange of electrons through electrochemical reactions provides a unique pathway to reversibly convert the electricity vector into chemical one: hydrogen. A concise and critical review of advances made during the last past years in the design of catalysts is provided. Challenges and opportunities for the development of the next catalyst generation are also addressed.     

Synthesis of hollow and nanoporous gold/platinum alloy nanoparticles and their electrocatalytic activity for formic acid oxidation

In this work, hollow Au/Pt alloy nanoparticles (NPs) with porous surfaces were synthesized in a two-step procedure. In the first step, tri-component Ag/Au/Pt alloy NPs were synthesized through the galvanic replacement reaction between Ag NPs and aqueous solutions containing a mixture of HAuCl₄ and H₂PtCl₄. In the second step, the Ag component was selectively dealloyed with nitric acid (HNO₃), resulting in hollow di-component Au/Pt alloy NPs with a porous surface morphology. The atomic ratio of Au to Pt in the NPs was easily tunable by controlling the molar ratio of the precursor solution (HAuCl₄ and H₂PtCl₆). Hollow, porous Au/Pt alloy NPs showed enhanced catalytic activity toward formic acid electrooxidation compared to the analogous pure Pt NPs. This improved activity can be attributable to the suppression of CO poisoning via the “ensemble” effect.     

黑磷夹层氧化钴纳米片构筑电催化水氧化的仿生通道

不论在自然光合作用系统中,还是在人工能量转换系统如电解水制氢、二氧化碳还原、电化学固氮和金属空气电池中,析氧反应(OER)均是一个非常重要的半反应.OER具有多电子、多质子的特性,反应过程复杂且动力学缓慢.在自然界水氧化过程中,光合系统Ⅱ中的氨基酸残基构筑了专门的质子转移通道和电子转移通道,通过质子耦合电子转移来高效输...     

碳载合金 IrM（M = Fe，Ni，Co）纳米颗粒催化酸性与碱性介质中氢氧化反应

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因能量转化率高、电流密度大、对负荷响应快及环境友好等优点而应用前景广阔.然而, Pt基催化剂的大量使用使得 PEMFC成本居高不下,阻碍了其商业化进程.金属 Ir具有良好的稳定性和相比 Pt较低的成本,可替代金属 Pt催化燃料电池阳极氢氧化反应.但是, Ir基催化剂的催化活性比 Pt低,难以满足商业化要求.通过合金调控 Ir纳米晶的电子结构和几何结构是降低 Ir用量、提高 Ir催化剂氢氧化活性的有效方法.
　　本文研究了 Ir基合金纳米晶中合金元素(Fe, Ni, Co)所产生的合金效应在酸碱性介质中对催化氢氧化的影响.采用溶剂蒸发-氢气还原法合成了具有相近合金度且平均粒径小于5 nm的 IrFe, IrNi和 IrCo纳米合金催化剂.电化学测试表明, IrNi合金催化剂具有最高的催化氢氧化活性.在酸性介质中, IrNi合金催化剂的质量比活性达到152 A/gIr (@0.1 V vs RHE),高于 IrFe (146 A/gIr)和IrCo (133 A/gIr)合金催化剂以及商业化 Pt/C催化剂(116 A/gPt).而在碱性介质中, Ir基合金催化剂活性较酸性介质中低,各合金催化剂优劣次序与酸性介质中一致.结构分析表明,合金化致使 Ir晶格收缩,收缩程度以 IrFe, IrNi和 IrCo的顺序依次降低. IrNi合金催化剂中 Ni合金元素诱导 Ir发生晶格收缩适中,使催化剂与中间物种(Had, OHad)的相互作用适度,从而获得最优的催化性质.另外,合金效应在不同 pH介质中影响不一：在酸性介质中,由合金元素(Fe, Ni, Co)导致的 Ir–Had相互作用弱化是提高氢氧化活性的主要原因;在碱性介质中,催化剂表面的亲氧效应决定了电极表面的 OHad吸/脱附性质和 Had表面覆盖度,从而影响催化氢氧化活性.     

层状过渡金属氢氧化物应用于碱性氢气析出反应（英文）

氢气因为其高质量比活性,环境友好等特点,被公认为是一种很有希望替代化石能源的可再生能源.其中,碱性条件电解水被认为是可大规模生产氢气的技术之一.但氢气析出反应在碱性条件反应速率缓慢,为提升氢气析出反应速率,因此研究者们设计和制备了大量的材料.本文归纳了有效促进碱性条件氢气析出反应速率的关键材料——层状过渡金属氢氧化物的重要研究进展.首先,基于过渡金属氢氧化物的结构,阐述了过渡金属氢氧化物与氢气析出反应活性材料间的协同催化机理.接着,以提升协同催化作用为中心,归纳了基于过渡金属氢氧化物的氢气析出反应催化剂和电极的最近研究进展,分别包含过渡金属氢氧化物和氢气析出反应活性材料的种类、结构、形貌及其相互作用.此外,本文从高活性和长寿命的催化剂和电极设计出发,归纳了最近基于过渡金属氢氧化物的催化剂和电极在水分解领域的进展.最后,本文总结和展望了电解水制氢技术的未来应用和发展中不可避免的一些问题与挑战.目前,应用于氢析出反应的过渡金属氢氧化物主要集中于镍基、钴基和铁基氢氧化物和其双金属氢氧化物,为层状水滑石结构.因为上述过渡金属氢氧化物弱的氢吸附,所以其析氢活性非常低.但是过渡金属氢氧化物对氢氧根...     

Ultrafine molybdenum carbide nanoparticles supported on nitrogen doped carbon nanosheets for hydrogen evolution reaction

Nitrogen doped carbon nanosheets supported molybdenum carbides nanoparticles (Mo_xC/NCS) have been synthesized by tuning the mass ratio of melamine and ammonia molybdate. The Mo₂C/NCS-10 exhibits superior electrocatalytic performance and stability for HER, which was attributed to N-doped carbon nanosheets, small particle size, mesoporous structure, and large electrochemical active surface area.