直接有机小分子燃料电池氢钼/钨青铜修饰铂电催化剂

减少铂用量和提高铂的抗中毒能力,是直接有机小分子燃料电池实用化过程期待解决的难题,由此而引发了广泛的研究,迄今已先后建立了许多的解决方案.作者也提出了基于氢钼/钨青铜(HxMo(W)O3,0相似文献   

碳化钨电极上氧的电催化还原

以喷雾干燥微球化处理的偏钨酸铵作为前驱体,CO/H2为碳化还原气源,应用固定床气固反应法制备碳化钨(WC)粉体,再以聚四氟乙烯作粘结剂制成碳化钨电极.应用XRD和SEM等表征、观察碳化钨样品,循环伏安和线性扫描法研究硫酸电解液中WC电极的氧还原电催化行为.检测表明,WC为球状颗粒;WC电极对氧还原反应具有较好的电催化活性,硫酸溶液中溶解氧还原反应控制步骤为吸附态(O2-)ads的生成;增加硫酸电解液浓度,开路电位正移,升高温度有利于反应进行.     

金属有机骨架及其衍生材料在电解水和锌-空气电池中的应用

电解水和锌-空气电池(ZABs)技术为解决能源危机、实现碳中和目标开辟了一条新的途径。然而,这些技术的实际应用在很大程度上受到析氢反应(HER)、析氧反应(OER)以及氧还原反应(ORR)缓慢动力学的限制。因此,迫切需要开发高效、稳定的电催化剂有效降低反应过电位,加快电催化反应进程。金属有机骨架(MOFs)由于其灵活可调的组成和精确可控的结构,已成为催化领域研究最广泛的材料之一。本文聚焦于MOFs基电催化剂的制备策略和结构特性,主要介绍它们在电解水和ZABs方面近期的研究进展,并对该领域存在的问题和发展趋势进行了总结和展望。     

氧化钨纳米棒团簇的制备及电催化性能

以氯化钨为前驱体,通过溶剂热法制备了WO₃和W₁₈O₄₉并将其应用在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)和电解水析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)中。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对WO₃和W₁₈O₄₉的结构和形貌进行表征。结果表明：WO₃和W₁₈O₄₉均为单斜相,其形貌表现为定向排列的纳米棒组成的团簇。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)表明W₁₈O₄₉中含有丰富的氧空位。基于氧空位优异的电化学特性,W₁₈O₄₉对电极组装的DSSC获得了7.41%的光电能量转换效率(power conversion efficiency,PCE),高于WO     

钯基氧还原和乙醇氧化反应电催化剂:关于结构和机理研究的一些近期见解

质子交换膜燃料电池和直接乙醇燃料电池已成为可持续性清洁能源研究的一个聚焦点.在燃料电池中,氧还原反应和乙醇氧化反应是两个重要的反应,其相关高活性、高稳定性并且廉价的催化剂的研发仍然存在很多问题,极大地制约了燃料电池的大规模商业化应用.其中的挑战主要来自于对纳米催化剂结构和反应机理的有限认识.由于实验表征理论计算的结合,...     

PtxCuy/C电催化剂甲醇氧化反应性能及机理研究

直接甲醇燃料电池（DMFC）是一种将甲醇燃料的化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有能量转化效率高、环境友好、燃料来源丰富等优势,在移动电源等领域具有广泛应用前景,但阳极铂基电催化剂的性能及成本制约着DMFC的发展。本论文通过简单的液相浸渍还原法,制备了系列PtCu/C纳米电催化剂,电化学性能测试结果表明,电催化剂对甲醇氧化反应（MOR）活性顺序为商品Pt/C < Pt₃Cu/C < PtCu₄/C < PtCu/C < PtCu₃/C,且活性最高的PtCu₃/C电催化剂表现出较为优异的电化学稳定性。结合物相表征、电化学测试及DFT计算,阐释了PtCu₃/C催化剂中存在的少量CuO相能够促进水分子解离产生*OH,通过双功能机制促进类CO反应中间物种氧化为CO₂。因此,相比于商品Pt/C,虽然PtCu₃/C电催化剂的ECSA不足其一半,但质量比活性和面积比活性分别提高1.88倍和3.74倍。     

制备过程中缓冲溶液对Pt-Ru/C电催化剂性能的影响

 采用浸渍还原法制备了Pt-Ru/C直接甲醇燃料电池阳极催化剂. 为了提高催化剂的活性,使用乙酸钠和氢氧化钠缓冲溶液来调节反应溶液的pH值,考察了缓冲溶液对催化剂性能的影响; 通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析; 并利用玻碳电极测试了催化剂在0.5 mol/L CH3OH和0.5 mol/L H2SO4混合溶液中的循环伏安曲线和阶跃电位曲线,考察了催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响. 结果表明,用乙酸钠和氢氧化钠缓冲溶液调节反应溶液pH值所得催化剂的性能优于用NaOH调节反应溶液pH值所得的催化剂. 缓冲溶液pH值对催化剂性能有较大影响,使用pH值为12的缓冲溶液所制备的催化剂性能最佳, Pt-Ru颗粒在碳载体上分散均匀,其最小粒径为4.2 nm. 还原温度对缓冲溶液作用的发挥有一定影响,还原温度升高会使溶液的pH值下降,不利于缓冲溶液作用的发挥.     

三维百合花状的CoNi2S4作为先进的双功能电催化剂用于氢析出和氧析出反应

为简化电解水催化剂的合成过程和优化电解水操作系统, 双功能电解水催化剂的研究, 特别是在碱性条件下同时具有优异催化氢析出和氧析出反应性能的双功能电催化剂的研究尤为重要. 其中, 过渡金属硫化物, 特别是 CoNi 硫化物, 被报道有与氢化酶类似的催化活性中心, 从而具有优异的催化氢析出和催化氧析出反应性能. 虽然有关对过渡金属硫化物的研究很多, 但主要集中在具有一维纳米线和二维纳米片形貌结构的过渡金属硫化物. 不幸的是, 这些形貌结构的过渡金属硫化物在电催化过程中容易聚集和受限于电荷传输能力. 三维纳米结构的材料具有较大的比表面积以分布更多的活性位点和拥有良好的电子传输能力, 所以, 开发三维纳米结构的过渡金属硫化物材料可能是改进其催化电解水性能的一个好途径. 本文采用简单的两步水热法, 通过硫化合成的 CoNi 前体得到了长于泡沫镍上的三维百合花状的 CoNi2S4(Co-Ni2S4/Ni). 它只需要 54 mV 的过电位即可获得 10 mA cm-2的催化氢析出反应电流, 是最好的碱性催化氢析出反应电极材料之一. 它在驱动 100 mA cm-2的催化氧析出反应电流时也只需要 328 mV 的过电位. 另外, 把 CoNi2S4/Ni 分别作为阴极和阳极组装成双电极碱性水电解槽时, 它只需要 1.56 V 的电压即可获取 10 mA cm-2的催化全电解水电流并具有良好的催化全电解水稳定性.扫描电子显微镜、透射电子显微镜和 N2吸脱附曲线测试结果表明, 该三维百合花状的 CoNi2S4/Ni 的表面粗糙度高和拥有多孔特性. 多孔结构的 CoNi2S4/Ni 可提供更多可接触的催化活性位点, 也有利于催化过程中的电解质和生成的气体的扩散与传递. 交流阻抗图谱测试结果表明, CoNi2S4/Ni 具有良好的电子传输能力. 另外, 不同于前期对尖晶石结构的硫化物 AB2S4的研究结果, XPS 结果表明, CoNi2S4/Ni 中含有 Niб+和 Sб-活性物种, 表明 CoNi2S4具有与活性氢化酶类似的活 性中心. Niδ+和 Sδ-可分别作为氢氧根和质子的接收体, 协助促进吸附的水分子的分离, 从而提高材料的催化性能. 所以, Niδ+和 Sδ-活性物种的出现, 大比表面积的三维百合花状多孔结构和良好的电荷传输能力等特性集合于 CoNi2S4/Ni 上使得CoNi2S4/Ni 具有优异的催化氢析出和催化氧析出反应性能.     

Facile synthesis and electrochemical properties of MnO2/carbon nanotubes

The poor electrical conductivity of MnO2 limits its use as an electrode material. To overcome this limitation, we report an easy and rapid approach to deposit nanosized MnO2 onto multi-wall carbon nanotubes functionalized with hydroxyl groups （MWCNTs-OH） by chemical reduction of KMnO4 with MnSO4 in aqueous solution under ambient conditions. Characterization with XRD and TEM reveals that the obtained MnO2/MWCNTs-OH composite is nanocrystalline and partially covered by Mn02 nanosheets with a thick- ness of 1-3 nm at a MnO2 loading of 20 wt%. Cyclic voltammetry （CV） and galvanostatic charge-discharge measurements reveal that the MnO2/MWCNTs-OH composite with a MnO2 loading of 20 wt% has a relatively high specific capacitance of 234 F/g at a scan rate of 2 mV/s and exhibits good cycling stability. Furthermore, the oxygen reduction reaction （ORR） shows that MnO2/MWCNTs-OH composite may have potential applications as a non-noble metal electrocatalyst in fuel cells and metal-air batteries.     

New Tetracobalt Cluster Compounds for Electrocatalytic Proton Reduction: Syntheses,Structures, and Reactivity

Reaction of Co₂(CO)₈ and 1,3‐propanedithiol in a 1:1 molar ratio in toluene affords a novel tetracobalt complex, [(μ₂‐pdt)₂(μ₃‐S)Co₄(CO)₆] (pdt=‐SCH₂CH₂CH₂S‐, 1 ), which possesses some of the structural features of the active site of [FeFe]‐hydrogenase. Carbonyl displacement reaction of complex 1 in the presence of mono‐ or diphosphine ligands leads to the formation of [(μ₂‐pdt)₂(μ₃‐S)Co₄(CO)₅(PCy₃)] ( 2 ) and [(μ₂‐pdt)₂(μ₃‐S)Co₄(CO)₄(L)] [L=Ph₂PCH?CHPPh₂, 3 ; Ph₂PCH₂N(Ph)CH₂PPh₂, 4 ; Ph₂PCH₂N(iPr)CH₂PPh₂, 5 ]. Complexes 1 – 5 have been fully characterized by spectroscopy and single‐crystal X‐ray diffraction studies. Cyclic voltammetry has revealed that complexes 1 – 5 show a reversible first reduction wave and are active for electrocatalytic proton reduction in the presence of CF₃COOH. Protonation reactions have been monitored by ³¹P and ¹H NMR and infrared spectroscopies, which revealed the formation of different protonated species. The mono‐reduced species of 1 – 5 have been spectroscopically characterized by EPR and spectro‐electro‐infrared techniques.