非晶态Ni-S-Mn三元合金电极析氢行为

非晶态Ni-S-Mn三元合金电极析氢行为;电极;析氢电催化活性;水电解;非晶态合金     

Ni-W-WC复合电极在碱性介质中的电催化析氢

氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源,已受到世界各国广泛的重视［１］．电解水制氢是实现大规模生产氢的重要手段,为降低电解能耗,最行之有效的办法是降低氢的阴极析出电位,因此开发新型廉价高催化性能的析氢材料具有十分重要的意义．具有高催化析氢活性的单一金属和合金材料已广为报导［２－８］．近二十年来,通过复合电沉积技术将一种或数种不溶性固体微粒渗杂到金属材料中所形成的复合镀层,如Ｎｉ－ＷＣ［９］、Ｎｉ－ＰＴＴＥ［１０］、Ｎｉ－ＲｕＯ_２［１１］、Ｎｉ－ＬａＮｉＯ３［１２］等,这些复合镀层因其高比表面而表…     

镍钒合金电沉积及其析氢电催化性能的研究

镍钒合金电沉积及其析氢电催化性能的研究林文修王树喜（福建师范大学化学系福州３５０００７）关键词镍钒合金电镀电催化析氢反应对电化学的能量转换、电合成、金属沉积和防腐等具有重要意义，选择和探索优良的过渡金属电催化剂是研究析氢电催化阴极的主要方向。１９７８...     

稀土储氢合金浆液的吸氢性能

研究了富镧混合稀土－镍储氢合金与有机溶剂组成的悬浮浆液的吸氢行为。测定了温度,搅拌速度及浆液中合金含量对吸氢速率的影响,并以膜模型进行分析,计算。在温度４０℃和４２ｒ．ｓ＾－１的搅拌速度下,合金含量为０．０８ｋｇ．ｋｇ＾－１的浆液中,金属氢化物的转化率可达９５％。     

镍硫析氢活性阴极的电化学制备及其电催化机理

以硫代硫酸钠作为硫源, 在基本的瓦特浴镀液体系中通过恒电流电沉积方法获得了不同晶体结构的镍硫合金活性阴极. 通过能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对镀层的化学成分、晶体结构以及表面形貌进行了分析, 并对活性阴极的电催化活性以及析氢过程机理进行了研究. XRD测试结果表明, 随着镀层中硫含量的变化, 镀层的晶体结构呈现出非晶态/Ni3S2混晶和金属间化合物(Ni3S2)两种晶体结构, 其中, 硫含量为33.9%(原子分数)的非晶态/Ni3S2混晶结构的活性阴极在碱性溶液中具有很好的析氢活性, 其优良的析氢活性主要来自于Ni3S2很强的吸附氢能力. 交流阻抗的测试结果表明, Ni3S2金属间化合物的析氢过程只存在一个电化学反应步骤, 而非晶态/Ni3S2混晶镍硫合金活性阴极的析氢过程存在三个电化学反应步骤.     

电沉积镍钨注钼电极的析氢反应

在所有电极过程中研究最多的是析氢反应,其重要性一直为化学界所关注。提高电极活性的各种方法中,普遍采用电沉积法,它价廉简便、效果明显。但涂层不够牢固,在使用过程中易脱落,使用寿命短。为了克服上述缺点,作者将电沉积和离子注入技术联合使用,即在Ni、W镀层上注入Mo离子,利用Mo离子的能量将Ni、W打入表面内层,进行离子束混合。这既     

Co-WC复合电极在碱性介质中的电催化析氢性能

Co-WC复合电极在碱性介质中的电催化析氢性能     

镍-镧合金的电沉积及其晶化行为与析氢性能

在尿素-溴化钠熔体中电沉积Ni-La合金,考察了合金的沉积行为和阴极电流密度对合金组成和表面形貌的影响。结果表明,镧与镍经过诱导共沉积形成Ni-La合金;随着阴极电流密度的增加,镀层中镧含量先升高后降低（在15 mA·cm^-2条件下达到最高）,镀层表面微粒变大。用热分析技术和X射线衍射研究了Ni89.7La10.3合金的晶化行为,该合金在镀态时呈非晶态结构,在446.1℃热处理后的镀层晶化生成面心立方Ni-La相（Fm3m）。采用电化学技术研究了该镀层的电催化析氢性能,实验证实Ni89.7La10.3合金的电催化析氢性能优于镍。     

单原子改性二硫化钼电催化析氢

氢能是21世纪最理想的清洁能源之一。相比于天然气和煤炭制氢,电解水制氢具有成本低、效率高、无污染、原料丰富的特点,可以有效缓解CO₂过量排放导致的温室效应。电催化析氢需要活性高、稳定性好、廉价易得的催化剂克服反应能垒并加速动力学过程,对实现分解水制氢的规模化应用具有重要的推动作用。铂基催化剂被公认为性能最优异的析氢电催化剂之一,但由于丰度低、成本高,不适用于大规模产氢。二硫化钼(MoS₂)作为典型的二维材料之一,因其高活性位点暴露和高比表面积在析氢领域展现出一定的应用潜能,并有望取代铂基催化剂。本文基于MoS₂电催化剂在析氢领域的研究现状,对单原子掺杂改性MoS₂以提高其催化活性的研究进行了综述,以析氢过电位(Overpotential)及塔菲尔(Tafel)曲线斜率为依据,总结了贵金属单原子、非贵金属单原子及非金属单原子改性MoS₂催化剂的结构与性能以及它们之间的构效关系,在此基础上,提出MoS₂析氢催化剂目前存在的科学问题并指出了未来的努力方向。     

电沉积Ni－La合金上的阴极析氢行为

在电解水制氢工业中,为降低能耗人们在研制电催化活性高的析氢电极材料方面做了大量工作,主要有纯金属电极、合金电极及复合电极等.Arul Raj等用电沉积方法获得了Ni-Co,Ni-Zn,Ni-W及Ni-Cr等镍基合金电极,发现这些电极的析氢催化活性有很大差别.本文从电解质水溶液中制备了Ni-La合金电极,是一种理想的析氢电极材料.     

Tracking the Electrocatalytic Activity of a Single Palladium Nanoparticle for the Hydrogen Evolution Reaction

The nanoparticle-based electrocatalysts’ performance is directly related to their working conditions. In general, a number of nanoparticles are uncontrollably fixed on a millimetre-sized electrode for electrochemical measurements. However, it is hard to reveal the maximum electrocatalytic activity owing to the aggregation and detachment of nanoparticles on the electrode surface. To solve this problem, here, we take the hydrogen evolution reaction (HER) catalyzed by palladium nanoparticles (Pd NPs) as a model system to track the electrocatalytic activity of single Pd NPs by stochastic collision electrochemistry and ensemble electrochemistry, respectively. Compared with the nanoparticle fixed working condition, Pd NPs in the nanoparticle diffused working condition results in a 2–5 orders magnitude enhancement of electrocatalytic activity for HER at various bias potential. Stochastic collision electrochemistry with high temporal resolution gives further insights into the accurate study of NPs’ electrocatalytic performance, enabling to dramatically enhance electrocatalytic efficiency.     

热处理对电沉积Ni-W-P合金催化析氢性能的影响

 采用电沉积方法制备了Ni-W-P合金镀层,并在不同温度下进行热处理,通过极化曲线和交流阻抗谱研究了热处理温度对Ni-W-P合金催化析氢性能的影响. 结果表明,经200 ℃热处理的Ni-W-P合金电极析氢过电位最低,在电流密度为8.0 mA/cm2时,其析氢过电位较未经热处理的Ni-W-P合金电极减小约110 mV. 该样品的析氢电化学反应电阻为17.1 Ω·cm2, 交换电流密度约为未经热处理的Ni-W-P合金的5.0倍,析氢反应表观活化能降低. 差示扫描量热法、 X射线衍射和扫描电镜测试结果表明, Ni-W-P合金镀层经200 ℃热处理后发生低温结构弛豫,平均晶粒尺寸由1.1增大到2.8 nm, 合金由非晶结构转变为纳米晶结构,镀层表面形成宽度约为0.2 μm的微裂纹.     

纳米碳纤维的表面改性对水电解析氢反应催化活性的影响

主要研究纳米碳纤维(CNF)的表面改性对析氢反应(HER)催化活性的影响. 首先采用一种简单易行的超声处理方法, 以混酸(浓硫酸和浓硝酸)为溶剂对CNF进行了表面化学处理, 以在其表面引入含氧(CNF-OX)官能团, 然后将CNF-OX在氨水中超声处理, 以引入含氮(CNF-ON)官能团, 以及将CNF-OX和硼酸混合经高温热解对CNF-OX进行掺B处理(B-CNF-OX). XPS结果表明, 超声处理可以成功地在CNF表面引入含氧和含氮官能团, 硼酸高温处理可以掺入B原子. 电化学测试结果表明, 经过表面改性后的CNF的HER催化性能都要好于未处理过的CNF-UN, 其中N掺杂的CNF-ON表现出最好的HER催化活性, 且CNF-OX经掺B处理后, B-CNF-OX的性能也较CNF-OX有所增强, 即三者的催化活性大小如下: CNF-OX     

稀土元素对Cu-6%Ag及Cu-24%Ag合金微观组织的影响

制备了Cu-6％Ag及Cu-24％Ag合金铸锭并进行了均匀化处理。通过在合金中添加0．1％混合稀土的方法，研究了稀土元素对高Ag含量和低Ag含量两种合金原始组织的影响。稀土元素可在一定程度上使共晶体数量增加，细化低Ag含量合金的铸态α基体晶粒，降低高Ag含量合金中被连续网状共晶组织包围的枝晶轴问距。在均匀化退火过程中，稀土元素可明显细化在α基体中析出的次生相，并使共晶组织更趋于分散和向离异共晶形态发展。     

电沉积纳米镍合金在海水溶液中的析氢性能

采用电沉积法获得Ni、Ni-Fe和Ni-Fe-C合金镀层电极, 在90 °C模拟海水(0.5 mol·L-1 NaCl, pH=12)的稳态极化曲线表明Ni-Fe-C合金电极具有最好的析氢催化性能. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察电极表面形貌、X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(HRTEM)分析合金的晶体结构, 发现电极材料的晶粒尺寸影响析氢催化性能, 晶粒尺寸越小析氢催化活性越好. 用电化学阻抗方法(EIS)研究电极析氢催化性能的本质原因, 结果表明电极表面活性点数目和电极的本质电催化活性对合金电极析氢催化活性有重要的影响.     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

Local Surface Structure and Composition Control the Hydrogen Evolution Reaction on Iron Nickel Sulfides

In order to design more powerful electrocatalysts, developing our understanding of the role of the surface structure and composition of widely abundant bulk materials is crucial. This is particularly true in the search for alternative hydrogen evolution reaction (HER) catalysts to replace platinum. We report scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) measurements of the (111)‐crystal planes of Fe_4.5Ni_4.5S₈, a highly active HER catalyst. In combination with structural characterization methods, we show that this technique can reveal differences in activity arising from even the slightest compositional changes. By probing electrochemical properties at the nanoscale, in conjunction with complementary structural information, novel design principles are revealed for application to rational material synthesis.     

金属硫(磷)化物用于电化学析氢反应

电化学分解水(Water Splitting)是获得高纯度氢能的重要手段。 因此,开发具有高活性低成本的电化学析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)催化剂成为目前能源环境的研究热点之一。 本文总结了常用于HER反应的过渡金属硫化物以及磷化物非贵金属催化剂材料的合成方法,并且概况了如何构建特殊结构的金属硫化物及磷化物材料以调高材料的HER催化反应性能的方法,为开发其它高活性的非贵金属催化剂提供依据。