CoFe-B-P纳米颗粒的制备 及其电化学析氧性能研究

本工作通过溶剂热法制备了 CoFe-B-P 纳米颗粒,并考察其电化学析氧性能 . 所 制备催化剂的形貌结构和组分通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍 射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段进行表 征 . 研究发现,当 Co/Fe 的摩尔比为 4∶1 和 NaH2PO2·H2O 的加入量为 2.0 mmol 时,所制备 Co4Fe1-B-P 催化剂展现了最优异的催化 OER 性能,在电流密度为 10 mA cm?2 时的过电位为 285 mV,较小的塔菲尔斜率（52.70 mV/dec）,并且在1.0 M KOH电解液中连续测试20 h后仍具 有优异的稳定性 . 所制备催化剂 OER 活性的提高主要归因于过渡金属与非金属之间的协同 作用.     

WO3/TiOF2-TiO2复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了具有太阳光光催化性能的WO₃/TiOF₂-TiO₂三元复合的系列光催化剂W∶Ti=X∶10（X=0.5、1、3、5）（其中X∶10为W与Ti元素的物质的量之比,下同）。为提升催化剂性能,在复合前用NaOH溶液对TiOF₂进行了改性处理,制备了W∶OH-Ti=X∶10（X=0.5、1、3、5）系列光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱（PL）等手段对样品进行了表征。在模拟太阳光照射下,以盐酸四环素（TTCH）溶液为模拟废水,对催化剂性能进行了研究。结果表明,WO₃的加入使部分TiOF₂在高温下转变为TiO₂,W∶OH-Ti=1∶10复合光催化剂与TiOF₂相比,禁带宽度降低,可见光响应增强,电子-空穴的复合受到了抑制,并且TiOF₂经NaOH处理后,复合光催化剂增加了更多的羟基。模拟太阳光照射2.5h后,投加量为0.3g/L的W∶OH-Ti=1∶10催化剂对TTCH的降解率可达85%,说明所制备的三元复合光催化剂具有良好的催化效果。     

电沉积铁钴镍基催化剂及其氧析出性能的研究

能源需求的不断增加以及有害气体的排放带来了一系列能源和环境问题,寻求一种高效可持续的清洁能源来代替传统的石油迫在眉睫。作为最有前途的清洁能源,氢气可以通过电解水的技术制得,但是电解水的反应效率受到了氧气析出反应(OER)缓慢动力学的限制,因此发展具有高性能OER的电催化剂对电解水制取氢气的广泛应用具有积极的推动作用。Fe、Co、Ni等过渡金属氧化物或氢氧化物具有多种氧化态,可以促进反应中间体的结合,是优异的OER催化剂。采用电沉积的方法在碳布(CC)衬底上制备了Fe、Co、Ni的氢氧化物纳米片,对金属之间的比例进行了优化,最终得到的Fe₂Co₁Ni₂/CC催化剂具有良好的OER性能,当电流密度为10 mA·cm^-2时所需要的过电势较小,仅为285 mV。所得Fe₂Co₁Ni₂/CC还具有良好的稳定性,有望用于商业化电解水制氢气。     

Co/CFs的制备及其电催化析氢性能研究

 以木质纤维素为基体,采用浸渍、高温碳化的方法制备了木质碳纤维负载的钴纳米颗粒（Co/CFs）电催化剂。利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对样品的化学组成和微观形貌进行了表征分析,并借助电化学工作站测试了样品的电催化析氢性能。结果表明,CFs的引入有效缓解了Co纳米颗粒（Co NPs）易团聚的问题,有利于实现活性位点的最大程度暴露。当Co/CFs用作析氢催化剂,达到10 mA·cm^-2的电流密度时需要的过电位仅为250 mV,并可保持长达15 h的催化稳定性。     

CuO/CeO2催化剂在温度变动过程中的CO-PROX催化性能

采用浸渍方法制备不同Cu/Ce原子比的CuO/CeO₂催化剂,用于富氢气体中CO优先氧化反应(CO-PROX),考察其在温度变动情况下的催化性能. 利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)方法对反应前后催化剂样品进行了表征. XRD测试表明,催化反应后的催化剂中有金属Cu0生成. 这与文献结果一致. 与不含CO₂的情况比较,当模拟富氢气体中含有CO₂时,低温段催化活性明显下降. Cu/Ce原子比为10%的催化剂在温度变动过程中具有较稳定的催化性能.      

复合催化剂AgI-Ag3PO4/TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

通过化学沉淀法在TiO₂纳米带上首先制备了Ag₃PO₄/TiO₂,然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag₃PO₄上,制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征,结果表明：TiO₂纳米带形貌规整,宽度在50~400 nm之间,AgI-Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地负载于TiO₂纳米带表面;TiO₂纳米带晶型为典型锐钛矿相,AgI为六方晶相的β-AgI,Ag₃PO₄为立方晶相;AgI-Ag₃PO₄/TiO₂中Ag元素以+1价态存在于催化剂中,没有Ag单质析出,表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物,评估了不同批次、AgI/Ag₃PO₄不同比例催化剂的光催化性能,结果显示：AgI-Ag₃PO₄/TiO₂系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO₂、Ag₃PO₄和AgI;当AgI与Ag₃PO₄物质的量比为3∶5时,AgI-Ag₃PO₄/TiO₂具有最高的光催化效率,该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%,并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。     

三维有序介孔镍铁磷化物的制备及电解水析氢性能研究

利用三维SiO₂纳米球阵列作为介孔模板,通过高温磷化合成了不同镍与铁物质的量比的三维有序介孔镍铁磷化物(3DOM Ni_XFe_1-XP);利用透射电子显微镜(TEM)、氮气吸脱附测试(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等物理表征方法对所制备材料的形貌和结构进行分析,并通过电化学测试在0.5 mol/L H₂SO₄中系统评价了其电解水析氢(HER)性能。结果表明：3DOM Ni_XFe_1-XP成功地反向复制了SiO₂模板的有序介孔结构,孔道之间排列整齐且相互连通;随着Fe含量的增加,3DOM Ni_XFe_1-XP的HER性能呈现先升高后下降的趋势,在Ni与Fe物质的量比为7∶3时HER性能达到最优;当电流密度达到10 mA/cm²时,3DOM Ni_0.7Fe_0.3P所需过电位为132 mV...     

Ni/Al_2O_3、Co/Al_2O_3和Ni-Co/Al_2O_3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的性能

利用浸渍法制备Ni/Al2O3、Co/Al2O3、Ni-Co/Al2O3催化剂,考察催化剂对乙醇水蒸气重整反应的催化性能,对催化剂进行x射线衍射(XRD)表征.实验结果表明,Ni/Al2O3催化剂具有较好的低温活性,Co/Al2O3催化剂具有较高的氢气选择性和较低的甲烷选择性,而Ni-Co/Al2O3催化剂表现出良好的催化性能,有较高的低温活性,较高的氢气、二氧化碳选择性,较低的一氧化碳、甲烷选择性,450 ℃时乙醇转化率达到100%, 氢气选择性为79.8%,二氧化碳选择性为91.9%.     

WO3/TiOF2复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用酞酸丁酯、氢氟酸、无水乙醇、钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为原料,通过水热法制备了WO₃/TiOF₂复合光催化剂,用X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、固体紫外漫反射（UV-vis DRS）、荧光光谱（PL）等分析手段对WO₃/TiOF₂复合催化剂进行了表征;利用罗丹明B的脱色降解研究了WO₃/TiOF₂复合催化剂的光催化性能;通过罗丹明B溶液的紫外可见吸收光谱（UV-Vis）变化研究了催化剂作用下罗丹明B的脱色机理。在加入0.1 g复合催化剂和模拟太阳光源照射下,初始质量浓度为10 mg/L的罗丹明B溶液在2.5 h内降解了95.8%,光催化的性能优异,说明制备的WO₃/TiOF₂复合光催化剂有良好的太阳光催化应用前景。     

Ni改性SAPO-11分子筛择形催化2-甲基萘烷基化制2,6-二甲基萘

采用水热法以n_Al2O3∶n_{DPA（二正丙胺）}∶n_P2O5∶n_SiO2∶n_H2O=10∶10∶10∶0.2∶43制备了SAPO-11分子筛,使用等体积浸渍法负载金属Ni改性SAPO-11分子筛.通过XRD,SEM,N₂吸附-脱附和NH₃-TPD对SAPO-11分子筛催化剂进行了理化性质的表征.在400℃,3.5 MPa, 2-甲基萘（2-MN）重时空速（WHSV）为0.5 h^-1的条件下,考察了负载Ni不同量的SAPO-11分子筛催化剂的烷基化活性.结果表明,2%Ni/SAPO-11分子筛催化剂具有最高的选择性及2,6-/2,7-DMN比(即2,6-二甲基萘（2,6-DMN）和2,7-二甲基萘（2,7-DMN）的物质的量之比),反应7 h后,分别可以达到46%和2.04.SAPO-1...     

Co4S3纳米片的制备以及Fe3+掺杂对其电催化析氧性能的影响

采用溶剂热和超声剥离相结合的方法制备了超薄Co₄S₃纳米片,通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射分析（XRD）、拉曼光谱（Raman）等手段对其进行了结构和形貌的表征,并研究了其电催化产氧性能。结果表明,Co₄S₃纳米片在电流密度为10 mA/cm²下的过电势为377 mV,塔菲尔（Tafel）斜率为64.47 mV/dec;溶剂热过程中反应温度和溶剂比对产物的析氧反应（OER）催化活性影响不大,但是Fe³⁺的掺杂可以显著降低Co₄S₃纳米片的析氧过电势和Tafel斜率,提高材料的电催化稳定性。最后通过X-射线光电子能谱（XPS）分析了Fe³⁺的掺杂对Co₄S₃纳米片OER性能影响的机理。     

Multicomponent transition metal phosphide for oxygen evolution

Transition metal phosphides(TMPs)have exhibited decent performance in an oxygen evolution reaction(OER),which is a kinetic bottleneck in many energy storages and conversion systems.Most reported catalysts are composed of three or fewer metallic components.The inherent complexity of multicomponent TMPs with more than four metallic components hinders their investigation in rationally designing the structure and,more importantly,comprehending the component-activity correlation.Through hydrothermal growth and subsequent phosphor-ization,we reported a facile strategy for combining TMPs with tunable elemental compositions(Ni,Fe,Mn,Co,Cu)on a two-dimensional ti-tanium carbide(MXene)flake.The obtained TMPs/MXene hybrid nanostructures demonstrate homogeneously distributed elements.They ex-hibit high electrical conductivity and strong interfacial interaction,resulting in an accelerated reaction kinetics and long-term stability.The res-ults of different component catalysts’OER performance show that NiFeMnCoP/MXene is the most active catalyst,with a low overpotential of 240 mV at 10 mA·cm?2,a small Tafel slope of 41.43 mV·dec?1,and a robust long-term electrochemical stability.According to the electrocata-lytic mechanism investigation,the enhanced NiFeMnCoP/MXene OER performance is due to the strong synergistic effect of the multi-ele-mental composition.Our work,therefore,provides a scalable synthesis route for multi-elemental TMPs and a valuable guideline for efficient MXene-supported catalysts design.     

Cu2O-templated fabrication of Ni(OH)2·0.75H2O hollow tubes for electrocatalytic oxygen evolution reaction

Cu₂O is an ideal template material for the preparation of transition metal hydroxide/oxyhydroxides with oxygen evolution reaction (OER) enhanced catalytic performance. Here, inspired by Pearson's principle, Cu₂O wires were prepared and used as a sacrificial template to prepare Ni(OH)₂·0.75H₂O hollow tubes (Ni(OH)₂ HTs) with highly improved surface roughness. Benefiting from unique structural advantages, the Ni(OH)₂ HTs showed excellent catalytic activity, rapid kinetics and a long-term stability as the OER catalyst, where an overpotential of only 207 ?mV was required to drive a current density of 10 ?mA ?cm^?2, an ideal kinetics with a Tafel slope as 79.8 ?mV dec^?1 was calculated, and no obvious attenuation in chronoamperometry was discovered after operation for 24 ?h. This paper provides a novel template-assisted strategy to prepare high-performance transition metal-based OER catalysts possessing hollow and tubular structures.     

Ni/Al水滑石催化DMC与苯酚的酯交换反应研究

通过水热合成法制备了Ni/Al水滑石催化剂,并测试了其催化DMC与苯酚酯交换反应的性能,考察了沉淀剂和镍铝摩尔比对Ni/Al水滑石活性的影响。结果发现,Ni/Al水滑石具有较好的酯交换催化活性,且以尿素为沉淀剂制备的Ni/Al水滑石晶型较好,目标产物的选择性也较高。进一步研究表明,均一的水滑石物相对酯交换反应的催化活性有利,在镍铝摩尔比为1:1,n(Urea):n(NO3-)=1:1,100℃水热合成条件下制备的催化剂的催化活性最好,碳酸二甲酯(DMC)的转化率为20.2%,甲基苯基碳酸酯(MPC)和碳酸二苯酯(DPC)的收率分别为13.1%和3.8%。     

对流微通道反应器制备Ni2P材料及Co掺杂改性

使用NiCl₂·6H₂O、KOH、NaH₂PO₂·2H₂O和CoCl₂·6H₂O等为反应物,在对流微通道反应器（CFMCR）中制备了Ni （OH）₂前驱体,然后在PH₃气氛中将其还原,最后经酸洗得到目标产物Ni₂P。探讨了CFMCR反应工艺条件（包括体积流量、pH和陈化时间）和磷化反应温度等对制备的Ni （OH）₂前驱体及最终的Ni₂P材料性能的影响,确定了制备Ni₂P材料的最佳工艺条件,并利用CFMCR对制备的Ni₂P材料进行了Co掺杂改性,提高了材料的充放电循环性能以及比电容。结果表明,利用CFMCR制备的Ni₂P材料最高比电容可达到1 200 F/g,500次恒流充放电循环后比电容保有率约为65%;掺杂Co元素制备的Ni-Co-P复合材料最高比电容为1 475 F/g,500次恒流充放电循环后比电容保有率约为84%。     

Multiple metallic dopants in nickel nanoparticles for electrocatalytic oxygen evolution

Developing efficient oxygen evolution reaction(OER) electrocatalysts is of great importance for sustainable energy conversion and storage. Ni-based catalysts have shown great potential as OER electrocatalysts, but their performance still needs to be improved. Herein, we report the multiple metal doped nickel nanoparticles synthesized via a simple oil phase strategy as efficient OER catalysts. The FeMnMoV–Ni exhibits superior OER performance with an overpotential of 220 mV at 10 mA cm^-2     

分子筛捕捉的原子簇催化剂的性能研究

采用溶剂分散法制备Rh₂(CO)₄Cl₂/NaY和Rh₂(CO)₄Cl₂/BX催化剂,将其用于催化一氧化碳加氢反应,研究温度、载体及CO/H₂(摩尔比)对催化剂的活性和选择性的影响,用H₂-O₂滴定法及CO吸附法测定Rh的分散度及CO吸附量。研究结果表明上述催化剂具有稳定的高分散度,对CO加氢反应有较高的活性和较好的选择性,而对CO的吸附是很弱的。     

金属有机骨架衍生的 NiFe2O4/Co9S8复合催化剂的合成及其电催化析氧性能

以金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)化合物为前驱体, 通过退火、硫化等后续处理方法成功制备了由 NiFe₂O₄ 纳米棒与 Co₉S₈ 空心球组装而成的杂化纳米结构. 该复合催化剂因具有较大的比表面积以及各组分间强力的协同作用, 在电催化析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)中表现出了优异的催化活性. 在 1 mol/L KOH 电解质中, 当电流密度达到 10 mA/cm² 时, 仅需 290 mV 的过电位, 且 Tafel 斜率仅为 63.02 mV/dec. 此外, 1 000 次循环伏安(cyclic voltammetry, CV)测试后仍然具有良好的催化活性, 表明该复合催化剂具有优异的稳定性. 研究成果不仅为设计廉价、高效且稳定的析氧催化剂提供了设计思路, 也为其他新型纳米复合材料的合成和应用奠定了基础.