N,P‐Codoped Carbon Networks as Efficient Metal‐free Bifunctional Catalysts for Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution Reactions

The high cost and scarcity of noble metal catalysts, such as Pt, have hindered the hydrogen production from electrochemical water splitting, the oxygen reduction in fuel cells and batteries. Herein, we developed a simple template‐free approach to three‐dimensional porous carbon networks codoped with nitrogen and phosphorus by pyrolysis of a supermolecular aggregate of self‐assembled melamine, phytic acid, and graphene oxide (MPSA/GO). The pyrolyzed MPSA/GO acted as the first metal‐free bifunctional catalyst with high activities for both oxygen reduction and hydrogen evolution. Zn–air batteries with the pyrolyzed MPSA/GO air electrode showed a high peak power density (310 W g^?1) and an excellent durability. Thus, the pyrolyzed MPSA/GO is a promising bifunctional catalyst for renewable energy technologies, particularly regenerative fuel cells.     

精确可控串联策略触发高效的氧还原活性

探索高效、经济的非金属氧还原(ORR)电催化剂已成为电化学能源体系的关键.科学界最具挑战性的目标之一是通过合理地验证和精确地调节活性位点来设计结构明确、性能优异的催化剂材料.本文提出一种精确和可控的串联协同作用的活性位点策略,以提高MFCOFs的ORR催化活性.以亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N等作为结构单元,通过精确的串...     

石墨烯基催化剂的设计合成与电催化应用

为了解决能源匮乏和环境污染的问题,研究人员正致力于寻找清洁可持续的新能源。 其中,氧气还原、氧气析出、析氢反应等是紧密联系新型清洁能源获取和存贮的重要电化学反应。 为了提高其能量转化效率,电催化剂(如碳载铂Pt/C)被广泛地用于降低其反应活化能、提高能量转化效率。 近年来,石墨烯作为一种具有高比表面积和优异导电性的二维碳材料受到了广泛关注。 通过表面杂原子掺杂、缺陷调控和引入催化活性组分等方式,获得了催化性能与贵金属催化剂相媲美,且低价格和高稳定性的非贵金属石墨烯基催化材料。 针对氧气还原、氧气析出和析氢反应在燃料电池、金属-空气电池和电催化水分解中的应用,本文概括综述了通过表/界面结构性质调控提高石墨烯电催化性能和稳定性,获得具有双功能或复合催化性能的石墨烯基催化剂的最新研究进展。 最后总结和展望了亟待解决的问题及未来的发展趋势。     

Ho~(3+)修饰的Pt/C电极对DMM的电催化氧化

通过循环伏安法(CV),计时电流法(CA)和线性扫描法(LSV)对二甲氧基甲烷的电氧化特性进行了研究.发现当用Ho3+修饰Pt/C催化剂电极后可以大幅度提高电极对DMM的电催化活性.热处理Ho3+修饰后Pt/C催化剂电极,可进一步提高该电极对DMM的电催化氧化活性.     

Synthesis of Pt/C Electrocatalysts Under Protection of Glucose and Their Improved Methanol Electrooxidation Activity

Carbon supported Pt(Pt/C) electrocatalysts were prepared with glucose as protection agent and NaBH₄ as reductant. The Pt nanoparticles deposited on carbon support presented reduced size and well dispersity attributed to the protection effect of glucose. Glucose absorbed on the particle surface was readily removed by water washing without leading to agglomeration of the Pt nanoparticles. The as-prepared Pt/C electrocatalysts showed improved mass activity for methanol electrooxidation compared to the catalyst prepared without glucose protection. The improved performance is attributed to the larger electrochemical active surface area thus increased active sites on the Pt/C elctrocatalysts prepared under the protection of glucose.     

聚吡咯-碳载Pd催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化

通过低温氧化法在活性碳表面修饰聚吡咯(PPy-C), 并以PPy-C为载体制备了纳米Pd催化剂(Pd/PPy-C). 采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段对载体PPy-C及催化剂Pd/PPy-C进行了表征, 电化学测试结果表明, Pd/PPy-C催化剂电极不但能够增强催化剂对甲酸催化氧化的活性, 而且还能够大幅度提高催化剂的稳定性, 因此以PPy-C为载体的Pd/PPy-C催化剂是一类具有潜在应用前景的直接甲酸燃料电池阳极催化剂. 通过分析电化学比表面随循环伏安次数的变化及多电势阶跃实验结果表明, 催化剂电极活性衰减的主要原因是载体被氧化及电极表面积累强吸附物种的结果.     

自组装合成Fe-N-C-PANI有序介孔结构催化剂及其在酸性条件下的氧还原活性

采用乙醇挥发自组装法,以F127为模版,甲阶酚醛树脂为碳源,聚苯胺为配体,加入硝酸铁和硅酸盐,制备了有序多级孔的Fe-N-C-PANI催化剂.催化剂的成分和形貌表征结果表明,在热处理温度为800℃时,有序介孔的结构最清晰,拥有整齐的孔道和最高的比表面积（1007 m²/g）;XPS分析结果表明,吡啶氮原子和石墨氮原子含量（摩尔分数）为3.86%.热处理温度升高过程中Fe（Ⅲ）被还原,向单质Fe转化,并促进了N的掺杂,使碳化铁转化为Fe-N_x活性位点,提高了催化剂的氧还原反应（ORR）催化活性,热处理温度达到900℃时,过多的单质铁使其氧还原活性下降.在酸性溶液中,Fe-N-C-PANI-800催化剂的起始电位可达0.89 V,半波电势为0.81 V.有序介孔结构使催化剂更易石墨化,提高了材料的稳定性.     

超声辅助电化学合成形貌可控的三维铂催化剂

在室温条件下, 采用超声辅助电化学方法合成了几种三维铂纳米电催化剂. 利用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)以及电化学测试对该三维铂纳米电催化剂进行了表征. 结果表明, 这些铂纳米电催化剂的形貌、结构可以通过添加不同的形貌控制剂来调控, 在水溶液、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)溶液中分别得到了立方海绵状铂、分枝状铂和球形多孔状铂. 其中, 球形多孔状铂纳米电催化剂由于其多孔的结构, 因此具有更高的电化学活性面积, 对氧气还原和甲醇氧化反应具有更好的催化作用.     

动态氢气泡/牺牲铜模板法制备蜂窝AuPtCu电催化剂用于甲酸氧化

微/纳多孔金属材料具有高比表面积等优点，在电化学等领域广受关注.本工作通过动态氢气泡模板法，在镀金玻璃碳电极（Au_pla/GCE）上电沉积三维蜂窝状多孔纳米AuPtCu （3DHPN-AuPtCu）复合材料，再阳极溶出Cu，制备了3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE.采用循环伏安法（CV）、金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱和电感耦合等离子体-原子发射光谱等手段表征了相关修饰电极.所制3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE在含0.2 mol/L HCOOH的0.5 mol/L H₂SO₄水溶液中，电催化氧化甲酸的峰电流密度为12.5 mA·cm_Pt^-2（CV，-0.3～1.0 V，50 mV/s），优于有关对照电极和很多已报道的Pt复合物修饰电极，表明通过这种动态氢气泡/牺牲铜双模板法可制备出电催化性能优异的金属蜂窝结构.