Pt掺杂对Mo-Ru-Se簇合物电催化氧还原性能的影响

直接甲醇燃料电池(DMFC)是理想的移动电源,但因金属Pt阴极催化剂的选择性较差,甲醇在阴极产生“混合电位”,导致电池效率降低。抗甲醇氧电还原催化剂可降低“混合电位”,是解决该问题的有效的方法。     

纳米CoSe修饰氮掺杂多孔碳的可控制备及其锂硫电池多硫化物的催化转化效应

锂硫电池中较差的循环稳定性和倍率性能是实现锂硫电池商业化的技术障碍,其主要原因之一是多硫化物在硫电极内的电化学转化动力学较为缓慢。为此,我们以ZIF-9为前驱体,采用先碳化,再酸化刻蚀,最后硒化的方法合成了含少量催化剂的CoSe修饰氮掺杂多孔碳(CoSe/NC)电极材料,以期提高硫电极内多硫化物的电化学转化动力学性能,并通过流动液相三电极体系对该材料进行电化学动力学表征。结果显示,相较于对比材料,CoSe/NC能够加快多硫化物的氧化还原反应速率,在 0.2mA·cm^-2电流密度下,多硫化物氧化还原反应在CoSe/NC电极上有最小的反应过电位;同时,在0.1 V过电位下,各氧化还原反应也有最大的响应电流。因此,将 CoSe/NC作为硫宿主材料组装电池展现了优异的电化学性能：在 1C(1C=1 675 mA·g^-1)下初始放电比容量为1 068 mAh·g^-1,经过500次循环后,可逆容量仍保持在693 mAh·g^-1。另外,在3C的高电流密度下,放电比容量可高达819 mAh·g^-1。     

异质结型AgBr/CuO光催化剂的合成、光崔化活性及再生

采用沉淀法制备了具有p-n异质结结构的AgBr/CuO可见光催化剂,对其结构进行了表征,通过甲基橙溶液的降解率评价了AgBr/CuO的光催化活性,并通过活性物种测试及能带结构分析推测了其光催化机理,采用3％(质量分数)溴水对使用后的AgBr/CuO进行了再生处理.结果表明,在可见光照射下,0.1gAgBr/CuO光催化剂30 min对甲基橙溶液(初始浓度为15 mg/L)的降解率高达92％,远高于同等条件下的AgBr.AgBr/CuO光催化活性提高的原因是AgBr与CuO的复合一方面使催化剂的禁带宽度变宽,提高了光生电子与光生空穴的氧化还原能力;另一方面,在两者之间形成了p-n型异质结结构,有利于光生电子的转移及光生电子与空穴的分离.采用绿色环保的溴水再生法可显著恢复催化剂的光催化活性.     

异质结型AgBr/CuO光催化剂的合成、 光催化活性及再生

采用沉淀法制备了具有p-n异质结结构的AgBr/CuO可见光催化剂, 对其结构进行了表征, 通过甲基橙溶液的降解率评价了AgBr/CuO的光催化活性, 并通过活性物种测试及能带结构分析推测了其光催化机理, 采用3%(质量分数)溴水对使用后的AgBr/CuO进行了再生处理. 结果表明, 在可见光照射下, 0.1 g AgBr/CuO光催化剂30 min对甲基橙溶液(初始浓度为15 mg/L)的降解率高达92%, 远高于同等条件下的AgBr. AgBr/CuO光催化活性提高的原因是AgBr与CuO的复合一方面使催化剂的禁带宽度变宽, 提高了光生电子与光生空穴的氧化还原能力; 另一方面, 在两者之间形成了p-n型异质结结构, 有利于光生电子的转移及光生电子与空穴的分离. 采用绿色环保的溴水再生法可显著恢复催化剂的光催化活性.     

纳米CoSe修饰氮掺杂多孔碳的可控制备及其锂硫电池多硫化物的催化转化效应

锂硫电池中较差的循环稳定性和倍率性能是实现锂硫电池商业化的技术障碍,其主要原因之一是多硫化物在硫电极内的电化学转化速率较为缓慢。为此,我们以ZIF-9为前驱体,采用先碳化,再酸化刻蚀,最后硒化的方法合成了含少量催化剂的CoSe修饰氮掺杂多孔碳(CoSe/NC)电极材料,以期提高硫电极内多硫化物的电化学转化动力学性能,并通过流动液相三电极体系对该材料进行电化学动力学表征。结果显示,相较于对比材料,CoSe/NC能够加快多硫化物的氧化还原反应速率,在0.2mA·cm-2电流密度下,多硫化物氧化还原反应在CoSe/NC电极上有最小的反应过电位;同时,在0.1 V过电位下,各氧化还原反应也有最大的响应电流。因此,将CoSe/NC作为硫宿主材料组装电池展现了优异的电化学性能：在1C(1C=1 675 mA·g^-1)下初始放电比容量为1 068 mAh·g^-1,经过500次循环后,可逆容量仍保持在693 mAh·g^-1。另外,在3C的高电流密度下,放电比容量可高达819 mAh·g-1。     

V2O3空心球的制备及在锂硫电池中的应用

在NH₃辅助下将制备的V₂O₅空心球高温还原为V₂O₃空心球, 并利用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜、 X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对材料的形貌与结构进行表征. 将V₂O₃空心球与硫机械混合后, 不经过熔融复合直接作为锂硫电池的正极材料. 电化学测试结果显示, 在0.2C倍率下, 电池首次放电比容量达到1375 mA·h/g, 循环100次后放电比容量可以维持在815 mA·h/g; 在1C高倍率下, 电池首次放电比容量为710 mA·h/g, 经过500次循环后, 放电比容量仍能达到530 mA·h/g, 表明V₂O₃空心球的加入能够有效提高锂硫电池的循环性能.     

溶剂热一步法制备二硫化钼/亚氧化钛电解水析氢催化剂

通过水热法一步合成了系列二硫化钼/亚氧化钛（MoS₂/Ti_xO_y）复合催化剂,研究了溶剂、硫源和钼源等合成条件对所合成的催化剂电催化析氢活性的影响以及亚氧化钛的作用。结果表明,溶剂、硫源、钼源、亚氧化钛等因素都对催化剂的结构和电解水析氢性能有重要影响。溶剂水、水解可产生铵根离子的硫源和钼源以及亚氧化钛的加入有利于获得具有高析氢活性的催化剂。其中,以水为溶剂、硫代乙酰胺为硫源、钼酸铵为钼源得到的催化剂析氢活性最高,电解水析氢测试中达到10 mA/cm²电流密度时需要的过电势仅为280 mV。     

Mcore-Ptshell(M=Fe、Co、Ni)纳米粒子电催化氧还原的对比研究

纳米Pt具有较高的氧还原催化活性,但抗甲醇性不足,对直接甲醇燃料电池的性能产生影响。本文采用胶体模板法制备Mcore-Ptshell(M=Fe、Co、Ni)核壳型纳米粒子,用XRD和TEM表征纳米粒子的微观形貌和结构,动电位法和交流阻抗考察电催化活性和抗甲醇性。结果显示,Mcore-Ptshell纳米粒子的平均粒径约为10 nm,壳层厚度约为2~3 nm,3种催化材料的氧还原活性均高于碳载纳米Pt,抗甲醇性也有明显提高,其中Fecore,1-Ptshell,1/C的活性最高,峰电流密度达到0.5833 mA.cm-2,Cocore,1-Ptshell,1/C次之,Nicore,1-Ptshell,1/C最低;Fecore,1-Ptshell,1/C与Nicore,1-Ptshell,1/C的抗甲醇性相当,略好于Cocore,1-Ptshell,1/C。     

Fe_(core)-Pt_(shell)/C核壳型纳米催化剂电催化还原氧的性能

应用两步化学还原法合成不同壳层厚度的Fecore-Ptshell纳米粒子,并用SEM、TEM、EDS和XRD手段对其进行物理表征,应用动电位、交流阻抗和循环伏安法进行氧还原电催化活性及抗甲醇性测试。结果表明,样品Fecore-Ptshell纳米颗粒粒径分布集中,其中Fecore,1-Ptshell,0.5平均值为50nm,核芯直径约34nm,壳层厚度约8nm;与Pt/C相比,Fecore-Ptshell/C对氧还原的催化活性和抗甲醇性明显提高,Fe与Pt原子比为1:0.5的Fecore-Ptshell/C在0.5mol·L-1H2SO4中氧还原的最大峰电流密度可达到184.7mA·mg-1,是相同反应条件下Pt/C电流密度的1.45倍,抗甲醇性显著提高。     

过渡金属掺杂Ru-Se簇合物电催化剂氧还原性能的对比研究

采用羰基金属化合物低温合成法制备了不同掺杂元素的M-Ru-Se(M=Fe，W，Mo)簇合物，并应用旋转圆盘电极电位扫描法测试簇合物的电催化活性及其抗甲醇性，采用TEM、XRD、EDS技术表征催化剂的微观形貌、结构和组成。结果显示，掺杂过渡元素对簇合物的催化活性及其抗甲醇性有明显的影响，其中Mo-Ru-Se的还原电流最高，催化活性最高，W-Ru-Se次之，Fe-Ru-Se最低；电解质中加入甲醇后，W-Ru-Se的活性最高，Mo-Ru-Se次之，Fe-Ru-Se最低；相对地，W-Ru-Se具有较高的抗甲醇性。掺杂元素主要通过影响Ru核d电子结构改变簇合物的催化性能。