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相似文献
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1.
张宇  王世兴  杨蕊  戴腾远  张楠  席聘贤  严纯华 《化学学报》2020,78(12):1455-1460
利用前驱物形貌导向法,成功制备了Co9S8/MoS2异质结构催化剂,该催化剂在碱性析氢反应(HER)中表现出优异的催化活性及稳定性,其在10 mA·cm-2处的过电势仅为84 mV.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子自旋共振(ESR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和同步辐射(XAFS)等表征,证明了CoS2/MoS2在H2氛围下煅烧形成Co9S8/MoS2的过程中,CoS2中Co的配位模式从部分八面体向Co9S8中的四面体转变,这种转变可活化MoS2的惰性平面,从而使其更有利于吸附H*.除此之外,接触角数据表明:该催化剂具有良好的亲水性,有利于电解液渗透及气体分子的迅速扩散,从而促进HER反应速率.由于异质结构间具有强烈的相互作用,该催化剂可表现出良好的结构稳定性.本工作基于Co9S8/MoS2异质结构的成功构筑及对其HER催化机理的充分探讨,为后续硫化物异质结及其在电催化中的应用提供了良好的思路和研究基础.  相似文献   

2.
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。  相似文献   

3.
纳米片与空心球上之间的合理界面调控是开发高效太阳能制氢光催化剂的潜在策略。在各类光催化材料中,金属硫化物由于具有相对较窄的带隙和优越的可见光响应能力而被广泛研究。ZnIn2S4是一种层状的三元过渡金属半导体光催化剂,其带隙可控(约2.4 eV)。在众多金属硫化物光催化剂中,ZnIn2S4引起了广泛兴趣。然而,单纯的ZnIn2S4光催化活性仍然相对较差,主要是因为光生载流子的复合率较高、迁移速率较慢。在半导体光催化剂上负载助催化剂是提升光催化剂性能的一种有效方法,因为它不仅可以加速光生电子和空穴的分离,而且还可以降低质子还原反应的活化能。作为一种三元过渡金属硫化物,NiCo2S4表现出较高的导电性、较低的电负性、丰富的氧化还原特性以及优越的电催化活性。这些特性表明,NiCo2S4可以作为光催化制氢的助催化剂,以加速电荷分离和转移。此外,NiCo2S4和ZnIn2S4都属于三元尖晶石的晶体结构,这可能有助于构建具有紧密界面接触的NiCo2S4/ZnIn2S4复合物,从而提高光催化性能。本文中,将超薄ZnIn2S4纳米片原位生长到非贵金属助催化剂NiCo2S4空心球上,形成具有强耦合界面和可见光吸收的NiCo2S4@ZnIn2S4分级空心异质结构光催化剂。最优NiCo2S4@ZnIn2S4复合样品(NiCo2S4含量:ca. 3.1%)的析氢速率高达78 μmol·h-1,约是纳米片组装ZnIn2S4光催化剂析氢速率的9倍、约是1% (w, 质量分数)Pt/ZnIn2S4样品析氢速率的3倍。此外,该复合光催化剂在反应中表现出良好的稳定性。荧光和电化学测试结果表明,NiCo2S4空心球是一种有效的助催化剂,可促进光生载流子的分离和传输,并降低析氢反应的活化能。最后,提出了NiCo2S4@ZnIn2S4光催化析氢的可能反应机理。在NiCo2S4@ZnIn2S4复合光催化剂中,具有高导电性的NiCo2S4助催化剂可快速接受ZnIn2S4上的光生电子,用以还原质子生成氢气,而电子牺牲剂TEOA捕获光生空穴,进而完成光催化氧化还原循环。该研究有望为基于纳米片为次级结构的分级空心异质结光催化剂的设计合成及其光催化制氢研究提供一定的指导。  相似文献   

4.
采用含硫前驱体四硫代钼酸铵直接构建MoS2催化剂,通过调变Co/Mo原子比深入认识Co调变MoS2催化剂的作用本质及其FCC汽油选择性加氢脱硫机理。借助XRD、HRTEM、XPS、H2-TPR和Py-FTIR表征发现,Co/Mo原子比能够影响催化剂的活性相微观结构组成,从而影响催化剂的加氢脱硫活性和选择性。当Co/Mo(atomic ratio)<0.2时,助剂Co原子倾向于占据MoS2相的边角位而形成CoMoS活性相,明显提高了催化剂的加氢脱硫活性;当0.2 < Co/Mo(atomic ratio) < 0.6时,助剂Co在催化剂表面形成适量的Co9S8相,其产生的溢流氢能提高硫化物的脱除活性而对烯烃饱和活性的影响较小;当Co/Mo(atomic ratio)>0.6时,过量的Co会形成大颗粒的Co9S8相,阻碍硫化物和烯烃与催化剂活性中心的接触,从而降低催化剂的活性和选择性。  相似文献   

5.
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。  相似文献   

6.
采用模板法合成了Co9S8@Ti3C2复合材料,通过SEM和XRD研究了复合材料的形貌结构。以不同Co9S8负载量的复合材料以及纯相的Co9S8作为正极,以纯镁为负极,苯酚氯化镁-氯化铝/四氢呋喃作为电解液,组装镁离子电池进行测试比较。结果表明,与Ti3C2的复合能够明显缩短电池的活化时间,并且显著提高其电化学性能,Co9S8@Ti3C2-2在100 mA/g的电流密度下循环100次后,放电比容量上升到233 mAh/g。此外,在1 000 mA/g的电流密度下,仍然能够实现69 mAh/g的放电比容量。  相似文献   

7.
通过简单的三步水热法实现尖晶石型过渡金属硫化物CuCo2S4与MoS2的复合, 以三维多孔泡沫镍(NF)为基底, 制得自支撑催化电极MoS2@CuCo2S4-Ni3S2/NF. 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, MoS2纳米片层密集均匀地生长在CuCo2S4-Ni3S2纳米棒表面, 并形成多级核壳结构. 其碱性条件下(1 mol/L KOH)的电催化析氢性能研究结果表明, MoS2与CuCo2S4的复合和特殊形貌的构筑有效提高了电化学活性面积和电子传导效率, 达到10, 100和300 mA/cm2电流密度分别仅需116, 231和282 mV的过电位, 经2000次循环伏安扫描后, 100 mA/cm2电流密度所对应的过电位仅增大6%, 展现出优异的电催化析氢催化活性及较好的稳定性.  相似文献   

8.
自从国际社会提出“碳达峰、碳中和”目标以来,人们越来越意识到节约资源、保护环境、开发新能源的必要性.氢能(H2)作为最具竞争力的清洁能源之一,引起了研究人员的广泛关注.电化学全解水被认为是一种利用风能和太阳能产生氢气的有效技术,其主要由两个半反应组成:析氧反应(OER)和析氢反应(HER).然而,在实际工业化生产过程中阳极反应动力学OER慢,能量转换效率低,阴极反应稳定性差,导致经济效益不理想,因此,急需开发和探索耐久高效的电催化剂.过渡金属硫化物因具有独特的结构特征、丰富的活性位点和可调控的电子性质和组成,而被广泛用于电化学全解水制氢.本文综述了过渡金属硫化物的合成方法,一般包括:水热(溶剂热)法、电化学沉积法、液相剥离法、化学气相沉积法和球磨法,并概述了不同方法的基本概念、合成步骤以及优缺点.总结了近年用于电催化领域中典型单一硫化物(包括MoS2,WS2,Co3S4,Ni3S2等)材料的合成方法和机理,明确了S元素在整个电催化过程...  相似文献   

9.
以高含氮量的苯胺五聚体二羧酸为配体, 在预氧化的泡沫镍上通过溶剂热反应合成了Fe, Co金属有机框架材料Fe/Co-MOF, 再以Fe/Co-MOF为金属源和碳源, 经磷化后制备出一种新型的双金属(Fe, Co)和杂原子(N, P)共掺杂的碳材料Fe/Co/P-NPs. 通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜表征发现, Fe/Co/P-NPs由纳米粒子和纳米片组成, 并且形成Fe2P和Co2P两种晶体. 电化学测试结果表明, Fe/Co/P-NPs在析氢、 析氧及水电解中表现出了优异的多功能催化活性. 在1 mol/L KOH中, Fe/Co/P-NPs在10和100 mA/cm 2电流密度时的析氧过电位分别为270和300 mV, 均小于其它对比材料, 优于负载在泡沫镍上的RuO2. 作为水电解双功能催化剂, Fe/Co/P-NPs仅需1.48 V的电位即可获得10 mA/cm 2的电流密度.  相似文献   

10.
低成本、高性能的钠离子电池有望成为代替锂离子电池的下一代核心器件.但是开发出高比容量、高倍率的钠离子电池负极材料依然是瓶颈.本文通过水热/溶剂热法制备了Co基前驱体,然后将其一步硫/磷热处理制得具有空心多孔结构的h-Co9S8/CoP/C纳米复合材料.通过X-射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等表征以确定纳米复合物的物相以及形貌特征.当h-Co9S8/CoP/C作为钠离子电池负极材料时,该电极材料展示了高的比容量(561 mAh g-1@0.1 Ag-1)、较好的循环性能(可逆比容量200 mAh g-1@2 Ag-1)和倍率性能.h-Co9S8/CoP/C之所以显示出良好的储钠性能,主要得益于其空心多孔结构不仅提供更多的空间缓解钠在反复嵌入和脱出过程造成的体积膨胀效应,而且可以缩短离子/电荷扩散途径以加快反应动力学,此外,Co9S8、CoP和C独特的电子结构优势得以共同发挥.  相似文献   

11.
To fabricate high-density cobalt-based catalysts, we first synthesized SiO2/C composites via a hydrothermal method and removed C and SiO2 by two different methods, respectively. The as-prepared SiO2 and C supports then reacted with cobalt acetylacetonate and N,N-dimethylformamide(DMF) under hydrothermal conditions to prepare SiO2/Co and C/Co nanocomposite catalysts. The catalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscopy(TEM), inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP), energy dispersive X-ray fluoresence spectrometer(EDX), and nitrogen adsorption. It was found that hexagonal cobalt nanocrystals were successfully integrated with the mesoporous silica or carbon nanotube supports. SEM and TEM results show that SiO2/Co composites with a hollow/mesoporous sphere structure and C/Co composites with a tubular structure have been successfully synthesized. Both composite samples show superparamagnetism exhibiting an S-type hysteresis loop, which originated from the cobalt nanoparticles in the samples. Nitrogen adsorption/desorption curves suggest that the SiO2 and C supports have well-developed pore structures and large specific surface areas, and the loading and good dispersity of cobalt nanoparticles on the supports were proven by ICP and EDX. Moreover, the samples exhibited good and stable catalytic activity, demonstrating that the two composites are suitable catalysts for Fischer-Tropsch CO2 hydrogenation.  相似文献   

12.
In recent years, metal-rich sulfides of the pentlandite type (M9S8) have attracted considerable attention for energy storage applications. However, common synthetic routes towards pentlandites either involve energy intensive high temperature procedures or solvothermal methods with specialized precursors and non-sustainable organic solvents. Herein, we demonstrate that ball milling is a simple and efficient method to synthesize nanosized bimetallic pentlandite particles (Fe4.5Ni4.5S8, Pn) with an average size of ca. 250 nm in a single synthetic step from elemental- or sulfidic mixtures. We herein highlight the effects of the milling ball quantity, precursor types and milling time on the product quality. Along this line, Raman spectroscopy as well as temperature/pressure monitoring during the milling processes provide valuable insights into mechanistic differences between the mechanochemical Pn-formation. By employing the obtained Pn-nanosized particles as cathodic electrocatalysts for water splitting in a zero-gap PEM electrolyzer we provide a comprehensive path for a potential sustainable future process involving non-noble metal catalysts.

A sustainable and rapid mechanochemical method for the preparation of bimetallic nanosized pentlandite particles as cathode material is developed and tested within zero-gap PEM cells.  相似文献   

13.
1-辛烯在Co/CNTs催化剂上的氢甲酰化研究: 钌的促进作用   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用等体积浸渍法制备了碳纳米管负载的钴及钴-钌双金属催化剂,并以1-辛烯的氢甲酰化反应为探针,研究了所制催化剂的催化性能;用TEM、XRD、TPR、TG技术对催化剂的形貌、物相结构、还原行为和热稳定性进行了研究。结果表明,金属钌能够促进金属钴在碳纳米管上的均匀担载,并有助于金属钴的还原,降低了催化剂的还原温度。1-辛烯的氢甲酰化反应结果表明,少量钌的加入,可明显提高反应的转化率和C9-醛的选择性;在双金属催化剂中,金属催化剂的粒径更小,分布更均匀,钌的加入对钴金属催化剂有促进作用。  相似文献   

14.
姚会影  杨涛  黄幸  朱嘉  李青  徐伟  迟力峰 《应用化学》2018,35(3):328-341
具有MX4结构的(M=Fe,Co,Ni,Cu等,X=N,S,Se等)小分子配位化合物及配位聚合物(MX4催化剂),由于其新颖的结构和优异的电催化析氢性能受到研究人员越来越多的关注。本文综述了MX4催化剂的研究进展,其中MX4催化剂活性受金属中心、配位原子、配体的结构以及材料的形貌、尺寸等因素的影响。理论计算有助于分析催化剂中这些因素对催化剂活性的影响,也有助于通过理论模拟,设计更合理的催化剂分子结构。  相似文献   

15.
硫化态Co—Mo—K/AC合成醇催化剂的EXAFS研究   总被引:3,自引:2,他引:1  
采用XRD,EXAFS等手段考察了Co载量对催化剂结构的影响,并关联其合成醇活性,活性炭担载的硫化态Co-Mo-K样品中,Mo主要以MoS2物种形式存在于活性炭的表面上,而Co在低Co载量时主要形成 “Co-Mo-S”相,在高Co负载量会有部分类Co9S8的物相出现,经Co助剂修饰后的催化剂显示出良好的合成醇 化性能,CO助剂有利于合成C2醇,Co/Mo原子比为0.5时,表面“Co-Mo-S”相可能达到饱和,合成醇的收率也最高,Co物种是和MoS2物相以协同的方式起作用的。  相似文献   

16.
One of the challenges to realize large‐scale water splitting is the lack of active and low‐cost electrocatalysts for its two half reactions: H2 and O2 evolution reactions (HER and OER). Herein, we report that cobalt‐phosphorous‐derived films (Co‐P) can act as bifunctional catalysts for overall water splitting. The as‐prepared Co‐P films exhibited remarkable catalytic performance for both HER and OER in alkaline media, with a current density of 10 mA cm?2 at overpotentials of ?94 mV for HER and 345 mV for OER and Tafel slopes of 42 and 47 mV/dec, respectively. They can be employed as catalysts on both anode and cathode for overall water splitting with 100 % Faradaic efficiency, rivalling the integrated performance of Pt and IrO2. The major composition of the as‐prepared and post‐HER films are metallic cobalt and cobalt phosphide, which partially evolved to cobalt oxide during OER.  相似文献   

17.
This paper is focused on the physico-chemical and catalytic properties of Co/SiO2 catalysts. Silica-supported cobalt catalysts were prepared by sol-gel and impregnation methods and characterized by BET measurements, temperature programmed reduction (TPRH2), X-ray diffraction (XRD), and thermogravimetry-mass spectroscopy (TG-DTA-MS). The sol-gel method of preparation leads to metal/support catalyst precursor with a homogenous distribution of metal ions into bulk silica network or on its surface. After drying the catalysts were calcined at 500, 700, and 900°C. The reducibility of the supported metal oxide phases in hydrogen was determined by TPR measurements. The influence of high temperature—atmosphere treatment on the phase composition of Co/SiO2 catalysts was investigated by XRD and TG-DTA-MS methods. At least five crystallographic cobalt phases may exist on silica: metallic Co, CoO, Co3O4, and two different forms of Co2SiO4 cobalt silicate. Those catalysts in which cobalt was chemically bonded with silica show worse reducibility as a result of strongly bonded Co-O-Si species formed during high-temperature oxidation. The TPR measurements show that a gradual increase in the oxidation temperature (500–900°C) leads to a decrease in low-temperature hydrogen reduction effects (<600°C). The decrease of cobalt oxide reduction degree is caused by cobalt silicate formation during the oxidation at high temperature (T 1000°C). The catalysts were tested by the reforming of methane by carbon dioxide and methanation of CO2 reactions.  相似文献   

18.
 分别采用硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴和氯化钴为前驱体制备了Co/SiO2催化剂,用XRD,TPR,SEM和H2-TPD等实验技术考察了钴盐前驱体对催化剂结构和二氧化碳重整甲烷反应性能的影响,重点考察了硝酸钴和醋酸钴的作用.结果表明,由醋酸钴制备的Co/SiO2催化剂有最佳的催化活性和稳定性,它在钴物种的存在状态、金属-载体相互作用、钴金属晶粒度及抗烧结、抗积炭能力等方面,均与由硝酸钴制备的Co/SiO2催化剂存在显著的差别.Co/SiO2催化剂的反应活性和稳定性分别与其金属分散度和抗烧结、抗积炭能力密切相关.  相似文献   

19.
利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。利用N2物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM) 、透射电子显微镜(TEM) 、 程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H2及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H2和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。  相似文献   

20.
Modulating the local electronic state of metal compounds through interfacial interaction has become a key method for manufacturing high-performance hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts. The electron-rich active sites can promote the adsorption of hydrogen, which accelerates the Volmer step and thereby enhances the electrocatalytic performance of HER. Here, we found that the strong interfacial interaction between TiO nanodots (TiO/Co−S) and Co−S nanosheets could advantageously improve the performance toward HER of electrocatalyst. Meanwhile, XPS results showed that modulating the local electronic structure of the TiO nanodots produces electron-rich regions on Co. As a result, the overpotential of the TiO/Co−S nanocomposite at 10 mA cm−2 was 107 mV, and the Tafel slope was 83.3 mV dec−1. This study focused on the effect of the solid-solid interface on the local electronic structure of the catalytic metal active sites and successfully improved the catalytic activity of transition metal materials in HER catalysis.  相似文献   

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