NiSb纳米颗粒的热液路线制备及电催化析氢性能研究（英文）

本文发展了一种简单经济的过渡金属锑化物热液合成路线,在160℃的温和条件下,由商业易得的乙酰丙酮基镍和三苯基铋在汕胺介质中还原制备出NiSb纳米颗粒.反应中,还原剂甲硼烷-叔丁基胺络合物的使用能够有效促进金属源的快速还原,用以促进NiSb纳米颗粒的生成.结构表征显示,所制备的NiSb产物为六方相(空间群P6_3/mmc)颗粒状纳米晶,共粒径约为10 nm.该合成方法可拓展用于CoSb和Ag_3Sb等纳米颗粒的温和制备.电催化析氢性能研究显示,NiSb纳米颗粒具有良好的电化学析氢反应性能.结果显示,当阴极电流密度达到50 mA/cm~2和10 m A/cm~2时所需要的过电位分别为531和437 mV.同时,NiSb纳米颗粒还具有较小的电荷转移阻抗和优良的循环稳定性能.     

链状Pt-Ni纳米颗粒的制备、表征及高效电催化性能

开发高效、稳定的电催化剂是燃料电池走向实用的关键.为了解决催化剂因尺寸效应引起的催化活性和稳定性之间的矛盾,采用简便的一步溶剂热法设计合成了具有一维链状结构的Pt-Ni合金纳米颗粒催化剂.链状Pt-Ni纳米颗粒由平均尺寸约为10 nm的纳米颗粒和直径约为3 nm,长度为几百纳米的纳米线组装而成,该结构具有零维纳米颗粒高的比表面积和一维纳米线高的结构稳定性优势,可显著提高甲醇氧化反应的催化活性和稳定性,其质量活性和比活性分别是商业Pt/C纳米催化剂的5.7倍和7.6倍.经1000圈循环伏安测试后,该纳米材料仍保留91.2%的比活性,远高于商业Pt/C的4.4%.制备的一维链状结构很好地解决了纳米颗粒催化剂在反应中的团聚问题,为获得同时具有较高催化活性和稳定性的Pt基纳米催化剂提供了新的途径,有望实现大范围工业化应用.     

具有析氢催化活性的纳米微晶Pd／Si电极的制备及表征

利用化学置换法在ｐ型Ｓｉ（１１１）表面制轩了米微晶Ｐｄ，对其析氢反应催化活性进行了考察，采用阳极溶出法对沉积层进行了研究，并借助于Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）对表面和界面进行了分析，结果表明，表面沉积微晶Ｐｄ的ｐ型Ｓｉ电极在０．５ｍｏｌ／ＬＨ２ＳＯ４中的析氢这塌位比裸Ｓｉ电极下降近４５０ｍＶ，阳极溶出曲线在０．３６－０．３９Ｖ附近出现Ｐｄ的溶出峰；ＸＰＳ测试证明Ｐｄ沉积层呈不连续微晶弥微分布于基底表面，     

炸药爆轰制备纳米石墨粉储放氢性能实验研究

介绍了一种新的制备纳米石墨粉的方法——炸药爆轰法.通过对爆轰合成的黑色粉末进行x射线衍射分析，确认其为六方结构的纳米石墨，平均晶粒度为1.86—2.61nm.用BET气体吸附仪测试纳米石墨粉的比表面积约为500—650m2/g，由比表面积计算得到的纳米石墨粒度为4.41—6.85nm.在室温（≈290K）和12MPa压力条件下对纳米石墨粉进行储放氢气性能测试，结果表明纳米石墨粉样品的储放氢量为0.33wt%—0.37wt％.在相同实验条件下，纳米石墨粉原始样品的储放氢能力较原始纳米炭纤维（0.15wt%—0.35wt％）和多壁碳纳米管（0.15wt%—0.20wt％）的储放氢能力略强,但低于超级活性炭（0.92wt%—0.98wt％）.纳米碳材料的比表面积在其储放氢实验中起关键作用. 关键词： 爆轰 纳米石墨粉 比表面积 储放氢量     

超细硫化钼纳米线的电子结构和催化析氢性能的第一性原理研究

本文基于第一原理计算研究了一类新的1D超细硫化钼纳米线,包括Mo_2S_6、Mo_3S_6和Mo_6S_(10)纳米线.通过声子谱计算和600 K下的波恩-奥本海默分子动力学模拟,结果表明这些超细纳米线具有晶格动力学稳定性和较高的热稳定性.计算所得Mo_2S_6、Mo_3S_6和Mo_6S_(10)纳米线的弹性常数分别为21.33、103.22和163.00 eV/A.共中Mo_2S_6,Mo_3S_6纳米线是带隙为1.55和0.46 eV的半导体,而Mo_6S_(10)纳米线则表现为金属.另外,这些超细硫化钼纳米线可以作为催化剂用于析氢反应.对于Mo_2S_6纳米线,其氢吸附自山能变约为-0.05eV,这与Pt和H-MoS_2的氢吸附自由能变相当.这些1D硫化钼纳米线的预测可以丰富1D硫化钼家族,同时为理解过渡金属硫化物在析氢反应上的高效性能作为补充.     

钴原子插层增强磷烯纳米片析氢反应活性

本文基于第一性原理计算,证明了钴插层磷烯的析氢催化活性可以显著增强.钴插层磷烯具有金属特性,电荷从钴原子向磷烯转移,增强了磷烯的催化活性.钴插层磷烯表面的氢吸附吉布斯自由能与铂(111)表面相当,与氢覆盖度无关.研究结果表明钴原子插层提供了一种有效的方法来增强磷烯的析氢反应催化活性.     

有序金纳米颗粒阵列的制备及光吸收特性研究

采用纳米球刻蚀技术中漂移法在玻璃基片上制备较大 面积不同直径的聚苯乙烯小球掩模板, 采用磁控溅射技术在掩模板上沉积不同厚度的金薄膜, 去除聚苯乙烯小球后, 通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角状金纳米颗粒点阵. 通过紫外-可见分光光度计测试所制备样品的光吸收特性, 发现表面等离子体共振峰随粒径增大发生红移, 随金纳米颗粒高度增加发生蓝移. 基于Mie理论, 利用Matlab软件编程对不同粒径的金阵列光吸收特性进行理论模拟, 并与实验结果进行对比. 关键词： 纳米球刻蚀 金纳米颗粒阵列 表面等离子体共振     

大气可吸入肺纳米颗粒的SEM及X射线微分析研究

以大气中可吸入肺纳米颗粒为研究对象,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)和X射线能谱仪对其形态和常量组分进行了系统研究。研究结果表明：大气可吸入物中的纳米颗粒大多为类球与椭球形,表面较为光滑,结构紧密,较小的纳米颗粒聚集成团呈松散絮状,粒度大小约在30～100 nm之间,纳米颗粒物中含有的常量元素同大颗粒污染物基本一致,主要含有C,O,Al,Si,Na,Mg,K,Ca,Fe,S,Cl等元素,能量色谱仪(EDS)的点分析研究证实一些纳米颗粒物中Cl和S元素的含量明显增大,而另一些颗粒主要为C和O元素,分析其原因,认为主要是气溶胶在形成过程中,以纳米无机灰尘颗粒为中心表面吸附了大气污染物中的有机排放物所致,从而形成了具有核壳结构的纳米颗粒污染物。因此,减少人为有机污染物的排放,对于减少可吸入肺有害纳米颗粒的形成具有很大的影响。     

磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒及性能表征

 采用磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对其表征,研究了金团簇纳米颗粒的形貌、颗粒度、结构、光吸收性质及物质成份。研究结果表明：制备的金团簇纳米颗粒呈球形,平均粒径在10 nm左右,粒径分布均匀,无团聚、氧化现象,颗粒的结构为面心立方。在519 nm处出现团簇颗粒的表面等离子共振吸收峰,测试得到Au(4f_7/2)和Au(4f_5/2)电子的结合能分别为83.3 eV和86.9 eV,并且没有出现金的氧化产物。     

磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒及性能表征

采用磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对其表征,研究了金团簇纳米颗粒的形貌、颗粒度、结构、光吸收性质及物质成份。研究结果表明：制备的金团簇纳米颗粒呈球形,平均粒径在10 nm左右,粒径分布均匀,无团聚、氧化现象,颗粒的结构为面心立方。在519 nm处出现团簇颗粒的表面等离子共振吸收峰,测试得到Au(4f7/2)和Au(4f5/2)电子的结合能分别为83.3 eV和86.9 eV,并且没有出现金的氧化产物。     

金电极上氢析出反应的温度效应

用循环伏安法研究了多晶金电极在0.1 mol/L HClO₄和0.1 mol/L KOH中氢析出反应的温度效应．在278～333 K时,随温度和电位的增加氢析出反应电流显著增加, 在酸性溶液中Tafel斜率从118 mV/dec增加到146 mV/dec,超电势从0.2 V增加到0.35 V时,其活化能从37 kJ/mol降低至30 kJ/mol,反应的指前因子比在碱性溶液中的高出一个数量级．在碱性溶液中Tafel斜率约为153±15 mV/dec,且未呈现明显随温度变化的趋势．平衡电位的反应活化能在酸性和碱性溶液中分别约为48和34 kJ/mol．当超电势增加时,在碱性溶液中的指前因子单调增加,在酸性溶液中指前因子不随电位而变化．还讨论了金电极上氢析出反应在酸性和碱性溶液中具有不同的随电势变化的动力学参数的原因及其与反应机理的联系．     

Understanding the Effects of Ultrasound (408 kHz) on the Hydrogen Evolution Reaction (HER) and the Oxygen Evolution Reaction (OER) on Raney-Ni in Alkaline Media

The hydrogen evolution reaction (HER) and the oxygen evolution reaction (OER) occurring at the Raney-Ni mesh electrode in 30 wt.-% aqueous KOH solution were studied in the absence (silent) and presence of ultrasound (408 kHz, ∼54 W, 100% acoustic amplitude) at different electrolyte temperatures (T = 25, 40 and 60 °C). Linear sweep voltammetry (LSV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments were performed to analyse the electrochemical behaviour of the Raney-Ni electrode under these conditions. Under silent conditions, it was found that the electrocatalytic activity of Raney-Ni towards the HER and the OER depends upon the electrolyte temperature, and higher current densities at lower overpotentials were achieved at elevated temperatures. It was also observed that the HER activity of Raney-Ni under ultrasonic conditions increased at low temperatures (e.g., 25 °C) while the ultrasonic effect on the OER was found to be insignificant. In addition, it was observed that the ultrasonic effect on both the HER and OER decreases by elevating the temperature. In our conditions, it is suggested that ultrasound enhances the electrocatalytic performance of Raney-Ni towards the HER due to principally the efficient gas bubble removal from the electrode surface and the dispersion of gas bubbles into the electrolyte, and this effect depends upon the behaviour of the hydrogen and oxygen gas bubbles in alkaline media.     

纳米铂颗粒的控制生长

利用吸氢再还原法,进行逐步还原反应,合成了一系列大小的铂纳米颗粒;透射电镜和X光衍射分析表征的结果表明,铂颗粒是逐步长大的,经过32次生长,铂颗粒的平均粒径从1.8nm增加到14.1nm,平均增加步长约为0.4nm,且粒子均具较好的单分散性.     

从银电极上氢析出的温度效应得到的反应动力学启示

利用循环伏安法研究了多晶银电极在0.1 mol/L HClO₄溶液中氢析出反应的温度效应. 发现当从析氢起始电位负向扫描至零电荷电位(-0.4 V)时,氢析出反应的表观活化能(E_a,app)和指前因子(A)均随着电势的负移而增大(对应的E_a,app从24 kJ/mol增大至32 kJ/mol).继续负向扫描至零电荷电位以后,E_a,app随电势的负移而减小但A不随电势变化. 推测E_a,app和A在零     

Cobalt Based Nanoparticles Embedded Reduced Graphene Oxide Aerogel for Hydrogen Evolution Electrocatalyst

Efficient water electrolysis catalyst is highly demanded for the production of hydrogen as a sustainable energy fuel. It is reported that cobalt derived nanoparticle (CoS₂, CoP, CoS|P) decorated reduced graphene oxide (rGO) composite aerogel catalysts for highly active and reliable hydrogen evolution reaction electrocatalysts. 7 nm level cobalt derived nanoparticles are synthesized over graphene aerogel surfaces with excellent surface coverage and maximal expose of active sites. CoS|P/rGO hybrid aerogel composites show an excellent catalytic activity with overpotential of ≈169 mV at a current density of ≈10 mA cm^?2. Accordingly, efficient charge transfer is attained with Tafel slope of ≈52 mV dec^?1 and a charge transfer resistance (R_ct) of ≈12 Ω. This work suggests a viable route toward ultrasmall, uniform nanoparticles decorated graphene surfaces with well‐controlled chemical compositions, which can be generally useful for various applications commonly requiring large exposure of active surface area as well as robust interparticle charger transfer.