双功能氧电极催化剂LaNiO3掺杂改性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型双功能氧电极催化剂LaNiO3及其B位掺杂不同比例的Co和Fe系列，用X射线衍射分析(XRD)技术对催化剂进行了表征定性，并采用稳态阴阳极极化曲线和循环伏安方法考察了各种催化剂的氧还原和氧析出催化活性，结果表明，钙钛矿型催化剂LaNi0.8Fe0.2O3和LaNi0.8CO0.2O3用在双功能氧电极上具有良好的双向催化性能。     

NiCo_2O_4的合成及其阳极电解水性能的研究

为了考察Ni的掺杂对尖晶石类阳极析氧催化剂的结构和析氧性能的影响,以乙二醇为溶剂、氢氧化钠为反应沉淀剂,采用共沉淀法合成了Co3O4和NiO金属氧化物粉末以及纳米介孔NiCo2O4尖晶石氧化物,并对所合成的阳极催化剂进行了表面形貌和物化性能测试。通过悬浊液包衣的方法将催化剂附着到Ti基片上,制备成电极,对阳极催化剂进行循环伏安测试(CV)、交流阻抗测试(EIS)及极化性能测试。随着Ni含量的增加,催化剂的比表面积增大、电极表面的接触电阻减小,电极的析氧过电位降低。所合成纳米结构的NiCo2O4其平均粒径为10nm、平均孔径为12.3nm、比表面积88.5m2/g。当负载量为2mg/cm2时,在0.1mol/L KOH电解质溶液中,NiCo2O4电解析氧活性较好,在i=10mA/cm2时,其析氧过电位最低,为345mV(vs NHE)。     

金属基氧电极材料催化机理研究进展

燃料电池作为一种高效、无污染的能源转换器件,受到广泛关注.其阴极氧还原反应是决定电池性能最重要、最关键的因素之一,也是制约其商业化的关键瓶颈因素之一.因此,研究和开发高效氧还原催化剂及其催化机理,对于燃料电池的发展和商业化进程具有十分重要的意义.在简要介绍燃料电池的基础上,综述了近年来金属基氧还原电极材料催化氧还原反应的机理,金属基氧还原电极材料包括Pt催化剂、Pt-M催化剂、杂原子掺杂碳载金属类催化剂等,总结了提高催化活性和稳定性、降低催化剂制备成本和催化剂制备工艺等方面所取得的研究结果,并指出了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向.     

中温固体氧化物燃料电池LaNiO2.5-Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ阴极的制备和表征

采用柠檬酸盐法合成了LaNiO3粉体,对其进行氢化物还原反应,制得具有单一结构的高氧缺位物相LaNiO2.5。以Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ(BZCY)为电解质制备了LaNiO2.5-BZCY复合阴极,利用扫描电镜对其微观结构进行了表征,并通过交流阻抗测试及直流极化测试对其电化学性能进行了研究。结果表明,LaNiO2.5-BZCY复合阴极在600～800℃范围内的极化面电阻为5.27～0.22Ω.cm2,其氧还原反应速率控制步骤为氧分子的解离以及氧原子的电荷转移。另外,该阴极的极化过电势较高,在750℃及电流密度为0.05A.cm-2时的极化过电势为75mV。     

La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响

为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm~2与0.12 mg/cm~2时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用.     

阴离子膜燃料电池阴极Co_3O_4/C催化剂的制备及ORR性能

为降低阴离子膜燃料电池阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)催化剂的成本,通过简单的超声方法制备碳担载纳米Co_3O_4(Co_3O_4/C)催化剂,通过XRD、SEM手段对其结构、形貌进行表征,并评价其催化氧还原性能.结果表明,Co_3O_4/C催化剂在碱性溶液中表现出良好的ORR催化活性:随着Co_3O_4含量增加,催化活性先增加后减小;Co_3O_4含量达50%时,催化性能达到最佳,此时,氧还原反应的极化电流密度为2.93 m A·cm-2(@-0.8 V),氧还原反应的电子转移数为2.51.与传统的Co_3O_4/C相比,本实验采用超声法制备的Co_3O_4/C催化剂合成方法简单、成本低,且有较高的氧还原活性,因此,在阴离子膜燃料电池阴极催化剂中有良好的应用前景.     

制备条件对卟啉钴氧还原催化性能的影响

采用合成后未经提纯的粗卟啉、Co(OH)2和碳粉制备卟啉钴用于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应电催化剂.研究了试样组成和热处理温度等制备条件对催化性能的影响.采用薄层电极结合循环伏安法和单体燃料电池I V特性评价了所制备的电催化剂对氧还原反应的催化活性.     

影响氢化物电极放电过程的因素

为设计和筛选高性能贮氢合金，对影响氢化物电极放电过程的因素进行理论研究，根据氢化物电极的结构及放电过程，推导出多孔氢化物电极的极化方程．实验结果表明，在制备氢化物电极时，应注意选择贮氢合金颗粒尺寸和填充密度来增大单位体积反应层中的反应表面积和缩短氢扩散距离，以降低氢浓差极化程度；注意添加催化剂，降低电化学极化程度；并添加导电剂，以降低电极的电阻极化程度     

三维石墨烯/多壁碳纳米管修饰电极的制备及对甲巯咪唑的测定

通过滴涂法制备了3DGR/MWCNTs/GCE修饰电极,用电化学交流阻抗(EIS)对其进行表征。以循环伏安法(CV)、恒电位库伦分析法(CPC)、线性扫描伏安法(LSV)和计时电量法(CC)研究了甲巯咪唑的电化学行为。结果表明:在pH 2.6的B-R缓冲溶液中,甲巯咪唑在3DGR/MWCNTs/GCE修饰电极上是受扩散控制的双电子和双质子转移的氧化还原过程,扩散系数D=3.461 4×10-6 cm2/s、电极有效面积A=0.061 8cm2.在1.0×10-6～1.0×10-4mol/L浓度范围内,还原峰电流与甲巯咪唑的浓度呈良好线性关系,方法检出限为5.94×10-7 mol/L.     

氧气扩散电极在光电催化降解水中苯酚的应用

采用乙炔炭黑为载体用乙二醇还原氯铂酸制备了Pt/C电极催化剂,利用XRD技术对Pt/C催化剂的晶型结构进行了表征.用制备好的Pt/C催化剂与石墨、活性炭材料混合热压法制成氧气扩散电极,在双电极体系中光电催化降解苯酚.探讨了氧气扩散电极的烧结温度、催化剂负载量对光电催化降解效果的影响,并考察了溶液初始pH值对降解过程的影响.结果表明:Pt催化剂以纳米微粒分布于炭黑表面;氧气扩散电极在400 ℃N2气氛中处理后苯酚的矿化效果好;在V=50 mL,C0=50 mg/L,pH=6,E=2 V,λ=365 nm,光强I=9.2mW·cm-2的实验条件下,氧气扩散电极中Pt含量为3.6%时,经3.0 h的光电催化降解反应,溶液中苯酚的降解接近100%,矿化率达到70.2%;酸性条件更有利于降解反应的发生.     

气体扩散电极制备条件与氧还原反应活性关系的研究

在改变催化层中聚四氟乙烯(PTFE)、造孔剂含量和热压压力等条件下制备气体扩散电极,通过计时电位法、阴极极化曲线对气体扩散电极进行测定,并将其结果用最小二乘法拟合得出电极的制备条件与氧气还原反应电化学参数之间的关系。电化学测试结果表明,各种条件下制备的电极的阴极极化过程都符合Rho提出的半经验公式规律;当气体扩散电极催化层PTFE面密度3.33mg/cm²、造孔剂(NH₄)HCO₃面密度1.05mg/cm²以及热压压力3.69MPa时,气体扩散电极的氧还原活性最佳。     

La0.7Mg0.3Ni3.4-x(Al0.3Co0.4)0.2+x(x=0~0.3)合金电极电化学性能研究

在氩气保护下,采用悬浮熔炼法制备La0.7Mg0.3Ni3.4（Al0.3Co0.7）x（x=0,0.2,0.4,0.6）储氢合金,用X射线衍射仪测试相组成,并用MDI Jade 5.0软件分析相组成和晶胞参数,用开口三电极法测试电极电化学性能。结果表明,合金相主要由LaNi5、LaMg2Ni9、La2Ni7和LaNi2.28相组成,随着合金中Al和Co含量的增加,合金放氢平台压下降,最大吸氢量为1.43%（x=0）,合金电极最大放电容量Cmax为381mA.h.g-1（x=0）,合金电极100个充放循环后的容量保持率S100从53.0%（x=0）增加到57.1%（x=0.3）,循环稳定性增强。当x=0.1时,合金电极的电化学动力学性能较好。     

导电剂镍粉对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响

采用放电容量、循环寿命、伏安特性、高倍率放电、交流阻抗等方法研究不同导电剂镍粉含量对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7+xwt%Ni(x=0.0,5.0,7.5,10.0,12.5)合金电极的放电容量分别为388.0、410.7、409.6、412.2、421.3 mAh/g,高倍率放电性能HRD1200从40.2%(x=0.0)增大到75.7%(x=12.5),同时合金电极的电荷转移阻抗明显降低,添加导电剂镍粉有利于电流在电极中分布趋于均匀化,增大了活性物质的填充量,促使合金电极的放电容量增加。电荷转移阻抗的降低有利于氢原子在合金内部扩散,从而有效地改善合金电极的高倍率放电性能。     

掺杂金属氧化物贮氢电极的电化学性能

研究了掺杂金属氧化物Fe3O4和Cr2O3贮氢电极MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4(Mm: 混合稀土)的电化学性能.结果表明,Fe3O4和Cr2O3的掺杂均使贮氢电极的放电容量增大和充电效率提高,且活化性能得到改善,活化次数减少到3～5次.Cr2O3的掺杂可使贮氢电极的放电过电位减少3.0 mV、快速放电能力(放电电流密度为500 mA*g-1)提高8.1%,同时改善了电极的循环稳定性;在同样条件下,Fe3O4的掺杂使电极过电位增大50.2 mV、快速放电能力降低11.6%,并导致电极的电荷保持能力下降.从MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4电极的综合性能考虑,Cr2O3的掺杂对改善贮氢电极的电化学性能是有利的.     

K2FeO4在KOH溶液中的电极反应特征

采用三电极体系法,研究K2FeO4电极在不同浓度KOH溶液中的放电行为、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线,以探明K2FeO4在不同浓度碱液中的电极反应特征.结果表明,电解质溶液中的OH-和H2O参与了电极反应过程,在浓度高的KOH溶液中,K2FeO4的电极过程表现为电化学控制步骤;而在稀KOH溶液中,表现为扩散控制特征.     

The Composite Cathode of Ag and LSCF for SOFC Working under Intermediate Temperature

1 Introduction The composite electrode of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF) and Ag was studied as a new air electrode system for reduced-temperature SOFCs.The LSCF/Ag composite electrodes were prepared by baking the LSCF electrode with various Ag solution infiltrated in the pores of the electrode.In all cases,the cathode polarization resistance was reduced,which may be brought from the catalytic activity of Ag metal.For example,the power density of LSCF electrode on anode supported cell was increased from 0....     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

季铵盐型聚吡咯导电膜在分子氧电化学催化还原中的应用

研究了两种带季铵正离子的吡咯衍生物在乙腈中的电聚合。用Ｆｅ（ＣＮ）６＾３－离子测定了所制得聚合物修饰电极的阴离子交换能力,并研究了羧基取代酞菁钴低聚物－八羧基酞菁钴（ＣｏＯＣＰＣ）交换到预聚的导电膜中而制得的修饰电级对氧的电还原催化作用。实验表明此类电极具有较好的催化活性,最终产物主要是水。     

气体扩散电极在电催化苯加氢反应中的应用

利用交流阻抗复平面图判定控制步骤的方法,论证了采用SPE电极进行的水电解制氢苯电化学加氢反应是扩散控制的反应。将气体扩散电极应用于水电解制氢苯电化学加氢体系中,从而将反应由扩散控制转化为电化学步骤控制。比较了两种方法制备的气体扩散电极对反应控制步骤的改进效果。结果表明,采用镀铂碳布扩散电极可提高反应速度。     

铂含量对铂炭复合电极电化学参数的影响

以乙炔黑为载体 ,用化学吸附还原法制备了不同铂含量的铂炭复合电极 ,采用恒电位法测定出这些铂炭复合电极的阴极过电势 η随极化电流密度j的变化关系曲线 (阴极极化曲线 )。在此基础上求出了铂炭复合电极的交换电流密度、塔菲尔常数和对称系数等有关电化学参数。实验结果表明 ,在一定范围内 ,随着铂炭复合电极中铂含量的增加 ,其交换电流密度也随之增大。这表明在此范围内 ,随着电极中铂含量的增加 ,铂炭复合电极传输氧化还原反应电流的能力逐渐增强。因此 ,将铂炭复合材料作为离子膜燃料电池电极材料时 ,铂含量高的铂炭复合电极更有利于电化学反应的进行。实验结果还表明 ,铂炭复合电极中的铂含量对电极反应过程中的塔菲尔常数和对称系数都有一定的影响 ,随着复合电极中铂含量的增加 ,电极反应过程中的塔菲尔常数和对称系数也发生规律性的变化