Research on Performance Decay Mechanism of Pt/C Catalyst in Long-Term ORR Test北大核心CSCD

In proton exchange membrane fuel cells,cost,performance and durability are important issues that are need to be resolved before commercialization. The main reason for fuel cell performance degradation during operation is the loss of electrochemical surface area during long-term aging or transient. These losses mainly come from the degradation of the catalyst metal and the corrosion of the carbon support. This is a continuous and irreversible process that will greatly shorten the service life of the fuel cell. In order to explore this problem,20%（mass fraction）Pt/C catalyst is prepared based on carbon carrier etched by sulfuric acid. The morphology characterization test shows that it is uniformly dispersed and uniform in particle size,which is considered as an excellent material for long-term oxygen reduction （ORR） stability test. Next,the ORR stability test method with different cyclic voltammetry （CV） cycles is used to observe its performance degradation,and a series of physical characterizations,e. g. transmission electron microscopy（TEM）,high-resolution electron microscopy（HRTEM）,X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）and Raman spectroscopy （Raman）,are used to further intuitively analyzed the attenuation mechanism. It is reported that the reasons for the degradation of the stability of Pt/C catalysts are mainly from the dissolution,agglomeration,oxidation and migration of Pt particles and the corrosion of carbon supports. This study elucidates the source of the impact on the stability of fuel cells during operation,and provides a reference for designing high-stability commercial ORR catalysts. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

杂原子修饰多孔铁钴氮碳基氧还原催化剂的电化学性能分析

受限于商用铂基催化剂稳定性差和生产成本高等缺点,燃料电池以及相关绿色能源的推广进展缓慢。因此,研发高效、廉价的替代型氧还原电催化剂,是电催化领域的研究热点。本研究以催化活性较好的铁钴氮碳基材料为基础,通过外加杂原子的方法,制备了一系列杂原子修饰多孔铁钴氮碳基氧还原催化剂。通过对所制备材料的组成和形貌进行表征,并结合其在碱性电解质中电催化氧还原的活性、稳定性和抗甲醇能力,探究了杂原子修饰与材料催化性能之间的潜在规律。所制备的FeCo/NFC催化剂,在碱性条件下半波电位为0.84 V,在0.5 V处电子转移数为3.85,HO^-₂中间产物产率为7.61%,表明此催化剂具有与商业铂碳相近的催化效果和近四电子的催化选择性。此外,FeCo/NFC催化剂还具有优良的催化稳定性和抗甲醇能力,作为商业铂碳的替代品,在燃料电池领域具有良好的应用潜力。     

三苯胺衍生物的合成、晶体结构及光致发光性能研究

合成了一种三苯胺类衍生物4-四氮唑基三苯胺,培养单晶并解析了其单晶结构,结合红外光谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱等手段对化合物的结构和发光性质进行了系统研究.研究结果表明,无论在溶液还是在固体状态下该材料均有较强的光致发光性能.单晶结构分析表明,该物质固体分子间存在着较强的分子间氢键,使其形成三维孔道结构,表明4-四氮唑基三苯胺分子应具有较好的载流子传输能力.     

二氧化碳电还原催化剂调控策略与结构效应（英文）

随着化石燃料的消耗,全球碳排放与日俱增,由此引发的温室效应对全球气候变化带来巨大的挑战,温室气体CO₂的减排与利用迫在眉睫.利用太阳能、风能等可再生资源生产的电能能够将CO₂还原为一系列有附加值的化学品如醇、酸等有机小分子,人为构造碳循环网络,实现碳中和.本文综述了电催化CO₂还原反应(CO₂RR)催化剂的调控策略和结构效应.从本征结构和外部结构的角度阐述了催化剂活性位点的调控策略.同时讨论了CO₂RR催化剂的结构效应,如串联催化、协同效应和限域催化.关于催化剂的调控策略,从催化剂的本征结构和外部结构两方面总结了近年CO₂RR催化剂的研究进展.特定的元素或化合物可以表现出不同的晶体结构,造成局部电子结构差异.而局部电子结构与催化剂的催化性能密切相关,调整晶体结构成为本征结构调控的核心问题,因此本文探讨了如何通过电化学方法和纳米晶体合成调节催化剂的本征结构.与本征结构不同,催化剂的外部结构与活性位点的微环境有关.催化剂的外部结构调节主要基于各种电子结构的协同...     

非Pt基催化剂在质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应中的研究进展

对绿色、高效能源储存装置日趋强烈的需求,使得用于清洁能源转换的先进技术获得了研究者的密切关注。具有环境友好、高能量转换效率等优势的燃料电池是传统能源转换装置极具希望的替代品。然而,工业催化界中商业化程度高的Pt体系催化剂存在成本高、稳定性差和抗毒化能力弱等问题,限制了燃料电池的进一步发展。开发储量丰富、成本低廉且性能优异的非Pt体系氧还原（ORR）催化剂是降低燃料电池成本,促进其大规模应用的有效途径。对此,结合近10年来国内外研究成果,系统介绍了当前各类非Pt体系ORR催化剂的研究进展,包括非贵金属基以及非金属基催化剂。同时,针对各类催化剂的优点、不足及改性策略进行了归纳与总结,并对未来ORR电催化剂的发展提出挑战、做出展望。