双金属氮化物NiMoN析氢催化剂制备及其电解海水析氢性能的研究

电解水制氢是最具潜力的绿氢制备技术, 而高效析氢反应(HER)催化剂的开发对其大规模推广意义重大. 选用氯化镍和钼酸铵为镍源和钼源, 通过原位生长法获得NiMo双金属催化剂前驱体, 再以二腈二胺为氮源, 高温氮化-程序升温法制备了一系列NiMo_xN@NC催化剂(x代表钼酸铵和氯化镍的物质的量比), 并对催化剂进行了结构、形貌以及金属价态表征. 分别在1 mol/L KOH碱液以及模拟海水中分析了析氢(HER)性能. 结果表明, 碱液中NiMo_xN@NC催化剂均具有良好的电荷转移速率(R_ct<1 Ω), 具有较好的内在催化活性(Tafel斜率103~168 mV/dec). 其中, NiMo_0.75N@NC催化剂具有最高的极限电流(–178 mA/cm²), 最小的过电势η₁₀=0.164 V, η₁₀₀=0.448 V), 最高的内在催化活性, Tafel斜率只有103 mV/dec, 且具有较好的稳定性. 在海水中, 在10 mA/cm²和40 mA/cm²的负载电流下, NiMo_0.75N@NC催化剂依旧表现出了较好的稳定性.     

电解海水析氢反应过渡金属基催化剂的研究进展

海水作为地球上最丰富的自然资源之一,在实现大规模的电解水制氢方面具有得天独厚的优势。然而,海水中的Cl^-、Ca²⁺和Mg²⁺等使催化剂在阴极发生腐蚀、毒化或降解,导致其稳定性、活性以及使用寿命显著降低。近年来,为了解决上述问题,人们致力于设计开发廉价的高效稳定析氢反应（HER）催化剂,进而提高电解海水制氢效率。本文首先介绍了电解海水的优势及其HER所面临的挑战,其次从活性和稳定性等方面重点论述了硒化物、硫化物、氮化物以及磷化物等过渡金属基催化剂在电解海水HER中的研究进展,最后总结和展望了电解海水HER催化剂未来的发展前景。     

单原子催化在海洋能源领域的应用

海洋是未来人类社会重要的能源宝库, 其中蕴藏了储量庞大且形式多样的能源, 海洋能源与资源的高效转化与获取对实现“双碳目标”具有重要意义. 催化技术是提高能源与资源利用效率和转化速率的关键技术, 对于海洋巨大的资源储量, 其显得更为重要. 单原子催化剂具有优异的可调控性、 高选择性和高活性位点利用率, 与海洋环境相容的单原子催化剂表现出良好的应用潜力. 本文对单原子催化在海洋氢能、 海洋能源转化和海水提铀等海洋能源领域的研究进行了综合评述, 并对单原子催化在海洋能源领域的发展前景进行了展望.     

焊接接头热影响区的海水腐蚀疲劳裂纹扩展速率

本文采用T型板状焊接接头试件承受弯曲循环载荷进行空气中和海水自由腐蚀条件下的疲劳裂纹扩展试验(海水中试验条件为R=0-0.1,加载频率0.2Hz,海水温度20℃±1℃),得到了海上平台钢E36-Z35焊接接头热影响区在空气中和海水中裂纹扩展速率da/dN～AK曲线和Paris公式中相应的C和m值,并进行了讨论. 应用本文得到的试验数据,用断裂力学方法对板状焊接接头在空气中和海水中自由腐蚀条件下的疲劳裂纹扩展寿命进行了估算,结果表明,在适当考虑裂纹起始寿命的情况下,用断裂力学方法估算的疲劳裂纹扩展寿命与试验结果相当符合.文中还讨论了初始裂纹尺寸的选取对估算裂纹扩展寿命的影响.     

基于光度法的高精度海水pH值测量系统

基于光度法的海水pH值自动测量系统测定速度快,精密度高,是海洋酸化和碳循环研究急需的测量装置.本研究以光度法和流动注射分析技术为基础,通过整合泵阀流路体系、LED光源、流通池和光谱仪,研发了海水pH值自动测量系统.本系统在分析过程中不易产生气泡,利用指示剂在样品中的浓度变化校正指示剂的加入带来的测量偏差,操作简单方便,测量一个样品用时约为1.5 min,精密度为0.0013,准确度为0.0059,可在实验室或调查船中对所采集的海水快速地进行高精度pH值测量.     

Mg(OH)_2共沉淀和直接稀释联用ICP-MS法准确测定海水中的多种常量-微量元素

对海水中多种常量/微量元素分别用Mg(OH)_2共沉淀和直接稀释ICP-MS法进行方法比较研究,分别确定了这些元素适宜的准确分析方法,为海水中常量/微量元素的ICP-MS测定提供了实用的检测手段。结果表明,Mg(OH)_2共沉淀法能够实现对V,Cr,Mn,Co,Cd及稀土元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)等19种微量元素的分离富集和准确测定;10倍直接稀释法能够同时准确测定海水中B,Sr,Li,Rb,I,V,Cr,As,Cd,U,Mo,Cu,Mn 13种微量元素,但不适合Zn,Ni,Co和Pb,以及稀土元素等在海水中浓度过低元素的测定;两种方法对适宜测定的元素均操作简便快速,具有较高的准确度和精密度。这两种方法联用,就可用约50 mL的海水实现大洋和近海海水中Co,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu(这15个元素采用Mg(OH)_2共沉淀法)及B,Sr,Li,Rb,I,V,Cr,As,Cd,U,Mo,Cu,Mn(这13个元素采用10倍直接稀释法)等28种元素的准确测定。     

APDC沉淀分离富集石墨炉原子吸收测定海水和生物样品中铅,镉,钴,铜,锡,砷和钼

我们曾研究一种新的分离富集方法,即在酸性水溶液中加入吡咯烷二硫代甲酸铵(APDC)沉淀镍后,将Ni-PDC溶于甲基异丁酮(MIBK)中,有机相直接进样石墨炉原子吸收测定尿和生物样品中痕量镍.本工作将此方法扩大应用于海水和生物样品中铅、镉、钴、铜、锡、砷和钼     

PVA／PEG共混渗透蒸发膜的盐水分离机理研究

以聚乙烯醇（ＰＶＡ）和聚乙二醇（ＰＥＧ）共混,甲醛交联制备亲水性高分子膜,用于渗适蒸发过程进行海水脱盐。ＰＥＧ的引入使盐－水分离成为可能, 到钠的引入使膜的分离通量明显提高。通过溶用蔗、ＰＥＧ水溶液的粘度和膜形态分析等方法对ＰＶＡ－ＰＥＧ体系的高分子网络结构和膜中相分离作了研究,发现了膜结构与渗透蒸发脱盐性能的基本关系。影响膜分离的因素除了化学亲合性之外,主要是膜的溶胀性和微相分离程度。ＰＥＧ的作     

固相萃取GC-MS/MS法测定海水中多环芳烃研究

建立了同时测定海水中10种多环芳烃的精确定量检测方法. 利用固相萃取GC-MS/MS法, 确定10种多环芳烃的色谱分离条件和质谱定性、定量离子. 通过比对不同固相萃取柱和萃取条件对多环芳烃的萃取效果发现C18为最佳固相萃取柱, 最佳洗脱溶剂为二氯甲烷. 同时, GC-MS/MS采用多反应监测模式(MRM)及内标法定量, 该方法的线性范围为1.0~200.0μg?L-1, 检出限为0.01~0.08ng?L-1, 加标回收率为83.0%~108.7%, 相对标准差小于6.5%. 表明该方法具有较好的准确度和精密度, 最后将其应用于象山港海水中多环芳烃的测定, 10种多环芳烃的检出率为100%.