CoSe2-CuSe2NF双功能电催化剂的制备及其电解水性能的研究

随着环境污染日益严重、不可再生资源日益枯竭,对清洁、可再生能源的开发非常重要。利用电解水析氢(HER)和析氧(OER)技术生产氢气和氧气,是一种高效、无污染的制备清洁能源的方法。但是,商业贵金属电催化剂价格昂贵、地球丰度低,因此,开发价格低廉、高活性、高稳定性的非贵金属电催化剂意义重大。本研究利用水热法成功制备出一系列具有纳米花结构的双功能电催化剂(CuSe₂-CoSe₂(1∶1)NF、CuSe₂-CoSe₂(3∶1)NF、CuSe₂-CoSe₂(1∶3)NF),通过一系列的表征对催化剂的结构、形貌、元素组成、元素价态进行分析。研究发现CuSe₂-CoSe₂NF双金属硒化物中CoSe₂和CuSe₂相互协同作用,促进电子转移,提高电解水性能。此外,CuSe₂-CoSe₂NF纳米花结构具有较大的比表面积(808 m²     

CoP纳米片制备及其电催化产氢性能的研究

高稳定性的催化剂对于规模化电催化产氢起着关键的作用.因此,采用简单的方法合成CoP纳米片,其表现出优越电催化活性和稳定性. CoP纳米片采用水热法和在氩气中磷化法制备的,纳米片的厚度为100～300 nm.CoP纳米片在0.5 M H2SO4的电解质中,表现出良好的电化学产氢性能,起始过电为～75 mV,塔菲尔斜率为～39. 67 mV/decade,当电流密度为10 mA· cm-2,过电压为～125 mV,经过1000次的循环后,保持良好的稳定性能.     

高效Mo-Ni5P4双功能电催化剂的制备及其电解水性能研究

电催化制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气(H₂)和氧气(O₂),是一种高效且环境友好的产氢方式。但现阶段商业化的高效催化剂价格昂贵且储量较少,限制了电解水技术的大规模应用。因此,开发低成本、高稳定和环境友好的高效电催化剂,特别是基于非贵金属材料的磷化物电催化剂,成为近期研究热点。本研究通过水热和相对较低的磷化温度成功制备出了具有镂空纳米花结构的Mo掺杂Ni₅P₄催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Mo-Ni₅P₄催化剂进行了表征,并研究了Mo-Ni₅P₄材料的电化学性能。研究发现,所合成的催化剂凭借掺杂对电子结构的改变,以及多孔纳米片的大表面积优势,提高了HER水解离步骤的速率。在碱性电解液中,Mo负载下的Ni₅P₄仅需116 mV的析氢过电位就可实现10 mA·cm^-2的电...     

介孔Co3S4纳米棒的制备及电催化产氧性能的研究

以六水合硝酸钴(Co(NO3)2· 6H2O)为钴源,硫脲(CS(NH2)2)为硫源,采用溶剂热法和低温固相硫化的方法制备出了介孔Co3S4纳米棒.采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对于介孔Co3S4纳米棒进行表征,同时对介孔Co3S4纳米棒进行了电催化产氧性能测试.结果表明:介孔Co3S4纳米棒的起始过电位为0.37 V,塔菲尔斜率为76.95 mV/dec,具有高的电催化产氧性能.     

NiCoP合金纳米棒阵列制备及电催化析氢性能研究

开发非贵金属析氢电催化剂对于解决当前严重的能源危机具有现实意义。本文在导电金属基底泡沫镍上原位生长NiCoP纳米棒阵列,该自支撑合金电极材料显示出优异的电催化析氢性能,在1 mol/L氢氧化钾电解液中,达到电流密度10 mA/cm²时,其仅需要过电位93 mV,此外该催化剂还具有较低的塔菲尔斜率、电荷迁移电阻和较高的催化稳定性。     

蛋挞状Bi_2WO_6催化剂的制备及其光催化性能

以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO3·2H2O为原料,CTAB为结构导向剂,在混合溶剂热法条件下合成了由纳米片组成的蛋挞状Bi2WO6晶体的新颖结构。采用XRD、FESEM、HRTEM、Raman、BET、UV-DRS等对产品进行表征。结果表明,产物为正交晶系钨铋矿型结构的蛋挞状Bi2WO6晶体,结晶度良好,其直径约为0.5~1μm。相比未添加CTAB制备的片状Bi2WO6颗粒,蛋挞状Bi2WO6样品的拉曼光特征峰、紫外-可见光吸收边发生红移,其能带隙减小至2.48 eV,比表面积增大。可见光催化降解甲基橙溶液的结果表明,蛋挞状Bi2WO6光催化效率高,可见光或太阳光照射15 min、浓度为10 mg·L-1甲基橙溶液的脱色率为100%,COD去除率为98.2%,循环使用5次之后其光催化活性并没有明显降低。     

花状NiCo-LDH/CB复合材料的制备及其电化学性能研究

以乙醇为溶剂,采用溶剂热法制备了三维花状层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDH)与炭黑(Carbon Black, CB)复合的复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,并通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电研究了材料的电化学性能。结果表明,作为超级电容器电极材料,所制备的NiCo-LDH/CB和NiCo-LDH/CB-D电极在1 A·g^-1电流密度下的比电容分别为1 520 F·g^-1和2 127 F·g^-1,即使在7 A·g^-1高电流密度下,其比电容仍可达1 438 F·g^-1和2 011 F·g^-1,容量保持率为94.6%和94.5%。与单纯的花状NiCo-LDH相比,CB的引入明显提升了材料的电化学性能。     

纳米针阵列多孔材料3D CoP@CC的制备与电催化析氢性能研究

采用水热法在碳布基底上沉积了前驱体,然后在Ar气气氛中加热并用次磷酸钠在300～350℃磷化得到了纳米针阵列多孔材料3D CoP@CC,并分析了所得样品的物相、微观结构和电催化性能。XRD分析结果表明所得材料本体为正交结构的CoP,SEM分析结果表明所得阵列结构纳米针的直径在100 nm以下,长度约为10μm。电催化性能分析结果表明,制备所得该3D CoP@CC作为催化材料在0.5 mol/L硫酸溶液中表现出优异的电催化析氢性能,当电流密度为10 mA·cm^-2时,过电位为124 mV。Tafel斜率为84.9 mV/dec,说明该3D CoP-CC电催化析氢的控速步为Volmer反应。从阻抗图谱可以看出有两个不完整的半圆弧,表明其具有两个时间常数,CPE2-P=0.501 9意味着粗糙和多孔的电极表面产生了双层电容,电荷较难穿透,表明了阻抗的来源主要是传质与传荷。     

CuO-NiO/SnO2光催化剂的制备、表征及产氢性能

采用溶胶-凝胶法制备纳米SnO2,通过浸渍法制备CuO-NiO/SnO2光催化材料,采用XRD、UV-Vis DRS、TEM及HRTEM对其结构、形貌及光吸收性能进行表征。在紫外灯照射下,以无水乙醇为电子给体,详细考察了CuO掺杂量、NiO掺杂量、乙醇浓度等对SnO2光催化产氢性能的影响。研究结果表明:5%CuO-7%NiO/SnO2的光催化产氢性能最佳,约是同条件下纯SnO2产氢性能的2.8倍;最优乙醇浓度约为1.2 mol/L。     

射频等离子制备石墨烯负载Co3O4催化剂及其析氧性能研究

氢能的引入能有效提升配电网的供电可靠性,而电解水制氢是实现低碳转型的关键技术,开发高效的电解水催化剂势在必行。过渡金属氧化物储量大、催化活性高,是具有广阔应用前景的析氧反应催化剂。本文通过射频等离子体处理制备石墨烯上负载Co₃O₄析氧催化剂,XRD、Raman和XPS测试结果显示,二维结构石墨烯的引入加速表面电子迁移,增大了反应面积。等离子体处理促进了纳米粒子在石墨烯上的负载,利用等离子体刻蚀作用在催化剂表面制造出大量碳结构缺陷和氧空位结构,改善了活性位点分布,有效调控Co₃O₄电子结构,提高析氧催化活性。电化学测试表明,本文中合成的Co₃O₄@rGO在电流密度为50 mA·cm^-2时的过电位为410 mV,动力学反应速率较快,表现出优于商业IrO₂的析氧催化活性。     

低铂Pt/SiC制备及对氧还原反应的催化性能表征

采用乙二醇回流法成功制备了理论含铂量为14;的Pt/SiC阴极催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂晶型结构、表面形貌和表面电子结构进行了表征.应用循环伏安法和旋转圆盘电极进行电化学测试,研究了Pt/SiC催化剂对氧还原反应催化活性.结果表明,在180℃条件下合成的Pt/SiC催化剂的平均粒径为3.4 nm,Pt是面心立方结构.Pt在SiC表面以0价为主,有利于O2在其表面的吸附和解离.Pt/SiC-180催化剂具有与商业Pt/C(20;)催化剂相近的氧还原催化性能.Pt/SiC-180催化剂的起始还原电位为0.95 V,氧还原过程以4-电子路径为主,且稳定性和抗甲醇中毒性能明显优于商业Pt/C催化剂.优良的催化性能和较低的含铂量使其有望成为低铂燃料电池阴极催化潜在材料.     

ZnS空心微球的制备及其光催化性能研究

采用简单的一步溶剂热法合成了ZnS空心微球.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)等测试手段对其形貌、结构和光学性质进行了分析,并以罗丹明B(RhB)为模型污染物研究了样品的光催化性能.结果表明:样品为纯度较高的立方闪锌矿型ZnS微球,且球体由纳米级小微粒组装而成;在降解RhB的光催化研究中,以乙醇-水为溶剂合成的ZnS微球光催化性能较优.     

水热/溶剂热法制备锂电池负极材料碳气凝胶/Fe2O3及其电化学性能

采用水热/溶剂热法,通过在碳气凝胶(CA)表面负载纳米Fe2O3颗粒,制备了具有不同外观形貌的CA/Fe2O3复合负极材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重(TG)等测试手段表征了碳气凝胶、Fe2O3及CA/Fe2O3的结构、形貌和Fe2O3负载率,并对复合负极的电化学储锂性能进行了研究.结果表明,采用水热或溶剂热法时,在碳气凝胶表面合成的Fe2O3颗粒分别呈橄榄球状和微球状.电化学结果表明,采用溶剂热法合成的CA/Fe2O3复合材料作为锂电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,在100 mA·g-1电流密度下循环50次,可逆容量为634.9 mAh·g-1,充电容量保持率高达97.9;.     

纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂的合成及其光催化性能研究

本文采用化学沉积法制备了纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂,讨论了合成体系中聚乙二醇-600(PEG-600)浓度对样品的物相、微观形貌以及光催化活性等的影响。研究结果表明:在合成体系中PEG-600对CuO纳米颗粒沉积在T-ZnOw表面起着重要的作用,随着PEG-600浓度的增加,T-ZnOw表面沉积的CuO纳米颗粒越密集;在紫外光照条件下,合成的样品对亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的光催化降解率均明显高于单一T-ZnOw,p型CuO纳米颗粒沉积在n型T-ZnOw表面可以促使光生电子-空穴对发生分离,有效提高T-ZnOw的光催化活性;其中合成体系中PEG-600浓度为0.6 mol/L时制得的样品光催化活性最高。该研究可为简便低成本制备高性能纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合半导体催化剂提供参考。     

Ag/ZnO-Bi2O3复合催化剂的制备及其光催化性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O、Bi(NO3)3·5H2O、硝酸银为原料,柠檬酸为络合剂,聚乙二醇400与去离子水为溶剂,空气氛下高温煅烧制备了Ag/ZnO-Bi2O3复合催化剂,并采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和紫外-可见光漫反射吸收光谱对产物进行了表征.结果表明,掺杂Ag和Bi2O3显著降低了ZnO的禁带宽度,达到2.93 eV,吸收光谱红移至423 nm处;当原料中Zn∶ Bi∶ Ag元素的摩尔比为1∶0.1∶0.25时,制备的Ag/ZnO-Bi2O3紫外光下催化降解甲基橙溶液性能较佳,降解率可达95;;同时发现复合催化剂与双氧水具有协同效应,可将达到相同降解率时间缩短到2h.     

双金属NiCoP的制备、表征及其性能研究

采用溶剂热法成功地制备出特定组成和形貌的NiCoP微晶.产物的物相和纯度利用X射线粉末衍射仪进行表征,结果表明,所得到的产物为纯六方相的NiCoP结构,并且结晶度很高;产物的形貌和尺寸利用扫描电子显微镜进行表征,结果显示,该产物是由平均直径为1 ～2 μm的实心球组成.为了得到最佳的制备条件,我们还进行了一系列的溶剂、温度和时间条件实验.此外,我们对产物进行了吸附性能的研究.实验结果表明,所制备的产物NiCoP实心球对一些有机染料表现出了较好的吸附性能,如甲基橙,孔雀石绿.     

花状TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶剂热法合成了花状TiO2,运用SEM、XRD和N2物理吸附-脱附等对其形貌、结构、比表面积和孔径进行了表征,并以甲基橙为模拟污染物研究了它们的光催化性能.结果表明,花状TiO2结构为锐钛矿相,是由纳米晶定向聚集形成纳米棒组成的3D花状结构,花状结构的直径在0.7～1.5 μm,平均直径在1.1μm,细小纳米晶聚集形成的纳米棒的直径在20～25 nm,长度100～ 150 nm.该样品具有较高的比表面积,表现出良好的光催化活性.     

Ag修饰N-石墨烯/TiO2纳米复合材料的光催化活性

采用一步溶剂热法与光催化还原法制备了Ag修饰N掺杂石墨烯/TiO2纳米复合材料,用XRD、SEM、FT-IR、XPS和UV-Vis DRS等技术对样品进行了表征,实验考察了复合材料在模拟太阳光下光催化产氢活性,分析讨论了其光催化产氢反应机理.结果表明,该纳米复合材料具有显著的光催化活性,模拟太阳光照射下10 h内样品的产氢量达到1132.54 μmol,比纯TiO2的产氢量提高了4.3倍,Ag和N掺杂石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和量子效率.     

硒化钨花状纳米晶的可控合成及电催化产氢性能研究

采用胶体化学法,以氧化钨(W18O49)为钨源制备出花状硒化钨纳米晶.采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)手段对硒化钨纳米晶进行表征.本文对硒化钨花状纳米晶体的可控合成进行了初步探索,同时对烧结后的硒化钨纳米晶进行了电催化产氢测试.结果表明,硒化钨花状纳米晶具有良好的电催化性能.     

rGO/TiO2及其三元复合材料光催化性能的研究进展

rGO/TiO2复合材料优异的光催化性能为其在有机染料降解,雨水消毒和催化析氢等方面的应用提供可能,通过与金属、金属化合物或高聚物复合可提升光催化效率和化学稳定性.分析反应机理,阐述现阶段研究的重点和不足,同时对未来发展和应用进行展望.