磷掺杂和Ni-OH共改性不锈钢的 析氢及全分解水性能研究

高活性、低成本的高效双功能水分解电催化剂对实现可持续氢能源的有效转化和储存具有重要的意义.将不锈钢网进行盐酸腐蚀、浸泡、磷化得到一种一体化自支撑的双功能电催化剂.该催化剂在碱性介质中不论对析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)还是析氧反应(Oxyogen Evolution Reaction,OER)均表现出优异的电催化性能,Tafel斜率分别为87.41m V·dec~(-1)和90.1 m V·dec~(-1),析氢反应和析氧反应的电流密度为10 m A·cm~(-2)时过电位分别为165 m V和240 m V.该催化剂可用作全分解水的双功能电极材料,在1.66 V的电压下实现10m A·cm~(-2)的电流密度.     

碳化钼纳米材料的制备及电催化析氢性能

为了解决电解水反应过程中金属Pt电催化析氢材料因价格昂贵导致电解水制氢成本过高的问题,本实验采用廉价易得的三聚氰胺和钼酸铵为原材料,通过800℃焙烧反应制备出了析氢催化剂碳化钼(Mo_2C),并利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、元素微区扫描(mapping)对其晶型结构、形貌和颗粒尺寸、元素种类、含量及分布进行了表征分析,在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中对Mo_2C进行了电解水析氢活性与稳定性的性能测试,结果表明:此法制备的Mo_2C电极材料析氢性能良好,电极工作13 h后依然稳定。本论文提供了一种制备Mo_2C的简便方法,其作为析氢电催化材料可广泛应用于电解水制氢,以此缓解全球能源枯竭及环境问题。     

复合物Pt@PCN-250-Fe在电催化析氢方面的应用

氢能由于具有环境友好、可再生、零二氧化碳排放等特点,被认为是未来最具有潜力的能源载体和传统化石能源的最佳替代品.电解水包括两个半反应:析氢反应(HER)和析氧反应(OER).近几年来,贵金属由于其优异的催化性能,特别是与新旧能源转换与利用相关的电催化性能,已经引起了人们的广泛关注.贵金属铂(Pt)是HER最优异的催化剂,但其高昂的价格、极低的地球储量极大的限制了其大规模的工业化应用.为了减少Pt用量,本实验采用具有大的比表面积、丰富的孔洞且易于制备的金属有机框架材料(简称MOFs)PCN-250-Fe与适量氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)进行复合再经过高温还原煅烧,最终得到具有良好HER性能的复合产物Pt@PCN-250-Fe,同时,我们对此复合产物进行了一系列的材料表征及电化学HER性能研究.     

MXenes电催化析氢的研究进展

面向“碳达峰”“碳中和”国家重大战略,氢能作为一种能量密度高、无污染的绿色能源,将成为我国乃至世界未来能源战略领域发展的重中之重.电解水制氢由于其制备方法简单、制氢纯度高、制备过程无污染等优势而备受关注,但是该方法存在一个严重的缺陷,就是缺乏低成本、高效率析氢反应(HER)催化剂.MXenes是一种新兴的二维(2D)过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物,由于其具有极好的导电性、良好的亲水性、极大的比表面积、可调节的分子结构及多样的化学组成等优势,在析氢催化剂领域存在着潜在的巨大应用.该文总结了 MXenes制备、MXenes基电催化析氢性能调控策略及利用机器学习设计MXenes基析氢电催化剂面临的挑战和新的机遇.该文为今后开发新型高效的MXenes基析氢电催化剂,推动氢能的绿色制备提供了参考.     

SPE析氢电极的研究状况

对SPE电解水技术中析氢电极的结构、催化剂的选择、制备方法以及性能作了较详尽的概述，指出了影响其性能的因素以及提高其性能的可能措施，并对电解水析氢电极的开发研制作了展望。     

用于电催化水分解的三维阵列材料（英文）

氢能源被认为是最有可能替代化石燃料的清洁能源之一.探索适用于水分解产氢的催化剂已经成为电解水领域的重要课题.由于纳米粉体材料导电性不好,且在催化过程中容易堆积,所以将纳米活性物质和导电基底结合起来,构建具有开放多孔结构的三维(3D)阵列电极已经成为电催化领域的研究热点.本文首先总结了3D阵列电极在电催化水分解中的优势,然后介绍了提高材料催化性能的几种策略,最后对用于水分解的阵列催化材料进行了分类和总结,希望能为新的电催化材料的设计和制备提供参考.     

电沉积镍-储氢合金复合电极的析氢电催化性能

采用电沉积方法制备了镍-稀土储氢合金(Ni—AB5)复合电极，利用稳态极化曲线及电化学交流阻抗技术研究了该电极在28％KOH溶液中的析氢电催化性能，并用扫描电镜观测了电极的表面形貌．结果表明，与电沉积纯Ni电极相比，Ni—AB5复合电极具有较低的析氢过电位和电化学反应阻抗以及较大的交变电流密度和比表面积，在纯Ni及Ni—AB5电极上析氢反应的标准活化自由焓分别为74．2kJ／mol和39．8kJ／mol，即Ni—AB5复合电极表现出较高的析氢电催化活性．复合电极在碱性溶液中的析氢反应符合Volmer—Heyrovsky历程，电化学脱附为反应速度的控制步骤．     

过渡金属间隙化合物的合成及电催化性能研究进展

过渡金属间隙化合物(transition metal interstitial compounds, TMICs)具有独特的电子结构、高导电性、优异的化学稳定性，可作为可再生能源转化反应中Pt基催化剂的替代电催化剂.从这个角度出发，综述了TMICs在合成和电催化性能方面的研究进展，主要归纳了TMICs在析氢反应、析氧反应、氧还原反应、直接液体燃料电池阳极反应等方面的催化性能.此外，简述了TMICs电催化剂实际应用于能量转换设备中的潜力，这对开发高效稳定的电化学能量转换设备具有指导意义.     

(Ni-Mo)-WC电极在碱性介质中的电催化析氢性能

从电极析氢反应的动力学参数、真实交换电流密度、标准活化自由能及电化学稳定性等方面研究了（Ni-Mo）-WC电极在碱性介质中的电催化析氢性能。实验结果表明，复合电极的电催化析氢性能高于基质合金电极，这主要归因于此表面积的增加。     

含NiMo和稀土储氢合金的电催化析氢电极

采用合金电沉积和复合镀技术,将ＮｉＭｏ合金和稀土储氢合金的微粒修饰到镍基表面作析氢反应的催化层。介绍了电极的表面形貌及电极性能的测试结果。结果表明,电极的催化活性和催化层抗氧化能力高于ＮｉＭｏ电极,说明吸附氢起到了保持电极催化活性的作用。所以,在催化层中引入稀土储氢组分,不仅提高了电极对析氢反应的催化活性,更重要的是显增强了催化层的抗氧能力,延长了电极的使用寿命。     

Mo2C@W2C@C的制备及其电催化性能影响因素研究

传统的贵金属催化剂因资源有限和价格昂贵问题限制其电解水产氢在实际生产生活中的应用,因此开发高效低成本的电催化剂是实现电解水大规模化应用的关键.非贵过渡金属不仅地球含量丰富、价格低廉,而且由于这类金属的碳化物形式具有类铂的电子结构从而对电解水析氢反应具有良好的催化性能.本文围绕钼和钨两种热稳定性良好、酸碱稳定性优异的过渡...     

氯碱工业镍-硫电极的研究

应用电化学沉积的方法制备Ni-S和Ni-Co-S合金镀层.通过测量电极的稳态极化曲线,研究电极的电催化活性和析氢反应活化能,考察热处理和电解液中杂质离子等因素对沉积层析氢活性的影响.实验结果显示,Ni-S电极镀层中的硫质量分数为11.59%时,电极的析氢活性最高,镀层呈非晶态或弱晶态结构,电极的析氢反应活化能为22.344 kJ/mol.     

Pt－Rh合金电极上气体物质析出反应动力学

采用极化测量的方法，在０．５ｍｏｌ／ＬＨ２ＳＯ４溶液中，对Ｐｔ－Ｒｈ合金电极上电化学析氢、析氧反应动力学进行了系统的研究，确定了反应动力学参数．实验结果表明，对于析氢反应．合金的组成及温度的变化对反应速度影响很小．而对于析氧反应．Ｐｔ－Ｒｈ合金当中Ｒｈ含量的增加可导致反应速度加快；提高温度明显地加快反应速度．     

多孔Ni-S合金的制备及其电催化析氢性能

采用化学脱合金化和水热合成的方法,制备多孔Ni以及多孔Ni-S合金电极.通过XRD、SEM表征电极的相结构和表面形貌.在1 mol/L的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安曲线(LSV)、交流阻抗曲线(EIS)等测试电极的电催化析氢性能.结果表明:与多孔Ni相比,Ni-S合金具有更低的析氢过电位以及更高的电催化析氢活性.     

泡沫镍基Ni-S-Co涂层电极在碱性介质中的电催化析氢性能

以泡沫镍为基体采用电沉积法制备非晶态Ni-S-Co合金涂层电极。以扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)观察表面形貌和微观结构,电化学测试方法分析涂层的电化学行为。结果表明,所获得的镀层为非晶态结构,表面颗粒细小且具有丰富的表面积;非晶态Ni-S-Co合金电极的析氢催化性能较好,与Ni和Ni-S电极相比具有较低的析氢过电位、较高的交换电流密度和较低的表观活化能;经过KOH碱溶液活化处理后,镀层表面颗粒变细,活性表面积增加,析氢性能有所增强。     

镍铁基层状双氢氧化物析氧反应研究进展

近年来,能源危机、环境污染等问题导致了人们对开发高效清洁能源的迫切需求。氢气作为一种具备广泛应用前景的可替代能源,可通过电解水制备。然而,电解水制氢过程主要受制于阳极缓慢的析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）过程。镍铁基层状双氢氧化物（nickel-iron layered double hydroxide,NiFe-LDH）由于其具备独特的层状结构、成本低廉、含量丰富且催化性能优异等特点,近年来被广泛研究。综述了通过晶格掺杂、空位缺陷和表面修饰对NiFe-LDH化合物进行改性的最新研究进展,简要讨论了改性NiFe-LDH化合物研究过程中遇到的挑战和前景。     

基于MOF结构的超级电容器电极材料研究进展

开发新型电极材料,是实现超级电容器高效储能的关键,对解决能源短缺与环境污染具有重要意义。金属有机骨架材料(MOF)是一类多孔、高比表面积材料,被广泛使用于工业催化、吸附分离、化学储能等领域。然而采用单一的MOF材料作为电极材料却存在稳定性差、比电容低等缺点。为改善其稳定性与比电容,常采用MOF材料与其它金属或者碳基材料进行复合作为电极材料。研究表明,将MOF与金属进行复合作为电极材料,有效的提高了电容器的比电容;将MOF与碳基材料进行复合作为电极材料,明显改善了电容器稳定性,增加了电容器使用寿命。     

NiO-FeS纳米复合材料的电沉积与电催化水分解性能

采用电沉积法在镍网(NF)基底上原位合成了氧化镍/硫化铁(NiO-FeS@NF)纳米复合材料,用于提高电解水效率。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等分析NiO-FeS的表面形貌和化学组分。结果表明:NiO-FeS呈明显的二维片状结构,主要由FeS和NiO组成,两者形成了有效的异质结。直接采用NiO-FeS@NF工作电极进行电催化析氧反应(OER),可提升电催化析氧性能。二维片状结构能够提供较大的比表面积和较多的活性位点,NiO-FeS界面处的电子转移速度加快。该研究可为高效纳米催化剂的制备提供一条便利且廉价的途径。     

电化学阴极制氢耦合阳极废水污染物降解的研究进展

电解水制氢是一种绿色制氢技术，但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题，系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统，该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应，在降低电解水制氢能耗的同时实现污染物的处理，达到制氢与治污的有机结合。论述了制氢和治污耦合系统中的电解槽设计对耦合反应的关键作用，设计合理的电解槽有利于获得更高的制氢和治污效率；开发性能稳定的电极材料是实现高效制氢与治污耦合的另一关键方面，镍基、钴基、铜基材料及它们的复合材料都被作为电极材料用于电催化制氢和治污耦合系统，以提高系统的稳定性和制氢及有机污染物降解的效率；醇类、酚类、醛类、尿素、肼、胺等有机物及液氨和含硫化合物等都被用于与制氢结合构成制氢和治污的耦合体系，这些物质的加入可以提高系统的电子利用率、防止O₂/H₂混合，不仅可以实现绿色产氢，还能够在制氢的同时降解污染物甚至生成更高附加值的化学品。对有机物去除耦合电解水制氢系统的影响因素、反应机理和存在问题等进行了深入分析，以期为电解水制氢与治污耦合系统的研究和应用提供一定的理论依据，并对...     

Ni—NiS合金析氢阴极的制备研究

用电沉积法制备了析氢电极，研究了制备条件对电极析氢活性的影响，测定了该电极在碱性溶液中的析氢活性，并通过稳态极化曲线的测定，给出了在１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中不同温度下Ｎｉ－ＮｉＳ电极上的析氢反应的动力学参数。