Recent Developments in Carbon-Based Nanocomposites for Fuel Cell Applications: A Review

Carbon-based nanocomposites have developed as the most promising and emerging materials in nanoscience and technology during the last several years. They are microscopic materials that range in size from 1 to 100 nanometers. They may be distinguished from bulk materials by their size, shape, increased surface-to-volume ratio, and unique physical and chemical characteristics. Carbon nanocomposite matrixes are often created by combining more than two distinct solid phase types. The nanocomposites that were constructed exhibit unique properties, such as significantly enhanced toughness, mechanical strength, and thermal/electrochemical conductivity. As a result of these advantages, nanocomposites have been used in a variety of applications, including catalysts, electrochemical sensors, biosensors, and energy storage devices, among others. This study focuses on the usage of several forms of carbon nanomaterials, such as carbon aerogels, carbon nanofibers, graphene, carbon nanotubes, and fullerenes, in the development of hydrogen fuel cells. These fuel cells have been successfully employed in numerous commercial sectors in recent years, notably in the car industry, due to their cost-effectiveness, eco-friendliness, and long-cyclic durability. Further; we discuss the principles, reaction mechanisms, and cyclic stability of the fuel cells and also new strategies and future challenges related to the development of viable fuel cells.     

手性无机纳米材料圆偏振发光的研究进展

手性无机纳米材料因为具有优异的光物理特性及广泛的应用价值而备受关注。通过采用手性配体对无机纳米材料的表面进行修饰或将无机纳米材料与手性模板进行组装获得的手性结构,可以与光子强烈作用引起偏振态的改变,产生圆偏振光(circularly polarized light, CPL)。从产生机理来讲,CPL主要包括圆偏振荧光和圆偏振散射,在一些情况下这两个机理是共存的。本文总结了硫族半导体纳米材料、金属纳米团簇、钙钛矿、镧系配合物及其他复合纳米材料中CPL的研究进展。此外,还讨论了不同的手性无机纳米材料中CPL的主要来源。本综述得出的结论有望在分子水平上实现对CPL活性材料的各向异性因子进行调控,促进其在量子计算、光学数据存储、信息加密、3D显示器和光学传感等多个领域的发展。     

二维纳米材料的改性及其环境污染物治理方面的应用

二维纳米材料是一类具有类似二维平面形态,且厚度在纳米级甚至数个原子层的材料,其种类繁多并且具有很多与体相材料不同的物化性质,在众多领域受到了广泛关注。二维纳米材料在催化降解、吸脱附、过滤、传感检测等领域具有可观的应用潜力,还可用于环境污染的防治。通过形貌、元素、基团、缺陷的修饰、改性和材料合成等策略可以调控二维纳米材料的性质,从而研发新的材料体系或者改善二维纳米材料的性能。本文首先归纳了二维纳米材料的种类,并重点阐述了各种改性策略的作用及研究现状,以及改性的二维纳米材料在治理水体污染、大气污染和污染物检测等方面的应用,为二维纳米材料在环境治理领域的发展现状作了系统介绍和展望。     

贵金属纳米材料的液相合成及其表面等离子体共振性质应用

金属中的表面等离子体共振是描述其导带电子在电磁场作用下集体振荡的一个物理概念。金属纳米颗粒由于其表面等离子体共振性质表现出独特的光学应用。本文在相关研究的基础上,综述了具备表面等离子体共振性质的不同形貌及多种复合结构的贵金属纳米材料的制备和应用,并对其发展及应用前景进行了展望。     

炸药爆炸法合成的纳米金刚石粉

综合介绍了用炸药爆炸法合成的金刚石粉的制备方法、性质和结构特点, 以及一些可能的应用途径。着重指出, 这种金刚石粉是由纳米尺寸的颗粒组成的一种金刚石新品种。     

DNA/银纳米簇在分析检测中的应用

银纳米簇(AgNCs)为几个到数十个原子所组成的聚集体,核尺寸小于2 nm,具有优异的物理化学性质,常以聚合物、蛋白质、DNA等作为模板采用化学合成法制备,其中以DNA为模板合成的AgNCs(DNA/AgNCs)是一种新型的发光纳米材料,其突出的荧光特性和良好的生物相容性,被应用于纳米传感器、细胞标记与检测等多种分析领...     

NiMoO4纳米线@ZnCo MOF(350)核壳结构复合材料的制备及其析氧电催化性能

采用液相合成法成功合成了一种新型的ZnCo金属有机骨架（MOF）纳米晶原位生长于NiMoO₄纳米线（NWs）表面的复合材料NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF。经350 ℃低温热处理（所得产物命名为NiMoO₄ NWs@ZnCo MOF（350））后,仍旧较好地保持了前驱体的结构和形貌,但在ZnCo MOF内部出现了极少量的Co₃O₄相,证明发生了轻微热解。化学键C—O—Mo和相异质界面处产生的大量氧空位可以成为活性位点的来源。新的Co₃O₄相的形成也导致异相界面的进一步增加。此外,少量的热解使核壳结构表面更加粗糙、疏松和多孔,产生更高的比表面积、更快的离子扩散路径和更好的导电性。因此经惰性玻碳电极测试,在10 mA·cm^-2电流密度下电催化剂表现出360 mV的低过电位,并保持了30 000 s的长期催化稳定性。     

双金属纳米材料与催化

双金属纳米材料作为工业上少见的一类催化剂材料,在合成过程中可通过对其组成、结构晶粒大小尺寸的调控,实现其催化性能的合理调控,因此,近年来备受催化材料化学领域科技工作者的广泛关注.随着纳米材料调控合成方面的技术进步,具有均一小尺寸可控结构的纳米材料对于制备高效催化剂材料和研究催化反应机理具有重要的意义.结合纳米技术探索开发设计新型的双金属纳米催化剂材料颇具挑战性.本文围绕双金属纳米催化剂的合成、结构及其相关催化性能,从不同的双金属纳米催化剂出发,对催化剂的性能提高、催化机理研究的若干问题和分析手段及方法在催化研究中的进展发表一点初浅认识.     

Highly Active Electrocatalysis of the Hydrogen Evolution Reaction by Cobalt Phosphide Nanoparticles

Nanoparticles of cobalt phosphide, CoP, have been prepared and evaluated as electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) under strongly acidic conditions (0.50 M H₂SO₄, pH 0.3). Uniform, multi‐faceted CoP nanoparticles were synthesized by reacting Co nanoparticles with trioctylphosphine. Electrodes comprised of CoP nanoparticles on a Ti support (2 mg cm^?2 mass loading) produced a cathodic current density of 20 mA cm^?2 at an overpotential of ?85 mV. The CoP/Ti electrodes were stable over 24 h of sustained hydrogen production in 0.50 M H₂SO₄. The activity was essentially unchanged after 400 cyclic voltammetric sweeps, suggesting long‐term viability under operating conditions. CoP is therefore amongst the most active, acid‐stable, earth‐abundant HER electrocatalysts reported to date.     

不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能

以水-乙二醇为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热法合成了NiO纳米片,NiO纳米薄片通过自组装形成花状结构。 改变反应温度和溶剂,制备了NiO纳米立方体颗粒和NiO纳米球形颗粒。 用合成的NiO纳米材料制备工作电极,在6 mol/L的KOH溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。 在电化学性能测试中进行了循环伏安测试、恒电流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试。 结果表明,NiO纳米片的比电容最高(在电流密度为0.5 A/g时比电容值为402 F/g),倍率性能最佳(0.5 A/g增加至4 A/g时有80.1%的电容保持率)。 在电流密度为4 A/g时对NiO纳米片进行1000次恒流充放电循环测试,比电容损失了9.7%。