微生物燃料电池La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3/PANI阴极催化剂的制备及催化性能

采用原位聚合法合成了La0.7Sr0.3CoO3/PANI复合材料微生物燃料电池(MFC)阴极催化剂。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备催化剂进行结构和微观形貌表征。采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对复合材料进行电化学性能的分析。结果表明,聚苯胺(PANI)含量的差异导致催化剂的活性有较大区别,在磷酸盐缓冲溶液中含PANI质量分数为6%的La0.7Sr0.3CoO3/PANI催化剂表现出了良好的活性。将所制备催化剂应用于单室微生物燃料电池阴极,结果显示,PANI质量分数为6%的La0.7Sr0.3CoO3/PANI对应MFC的最大功率密度258.91mW/m2,相应开路电压达642.7mV。这表明La0.7Sr0.3CoO3/PANI催化剂具有显著的催化活性,为需求有效MFC阴极催化剂材料提供了新途径。     

原位水热合成La_(1-x)Ce_xCoO_3/SBA-15钙钛矿型催化剂和CO催化氧化反应性能的研究

采用原位水热合成法合成了La1-x Ce x CoO3/SBA-15(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,摩尔分数,下同)催化剂,并采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N2物理吸附-脱附表征仪(BET)和程序升温还原(H2-TPR)等表征手段对催化剂的结构进行了研究.结果表明:Ce掺杂对催化剂的结构和CO催化氧化性能有较大的影响.在Ce掺杂部分取代La之后,催化剂形成了La1-x Ce x CoO3钙钛矿相,CeO2和Co3O4物相;当Ce的掺杂量为x=0.2时,催化剂的CO催化氧化活性最高.     

PAN@石墨烯核-壳纳米纤维的制备及其超级电容特性研究

以静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)基碳纳米纤维为原料,铜箔为催化剂,采用化学气相沉积法合成了PAN@石墨烯核-壳纳米纤维.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行观察和分析.结果表明:化学气相沉积法能有效地制备PAN@石墨烯核-壳纳米纤维,...     

(NiO+CoO)/活性炭超级电容器电极材料的制备及其性能

以表面包覆7%Co(OH)2的球形Ni(OH)2为原料,在450℃热分解得到(NiO CoO)粉末,将其与活性炭(AC)按不同质量比混合均匀,得到超级电容器用(NiO CoO)/AC 复合电极材料.采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等方法对样品进行物理性能测试,用循环伏安(CV)法研究不同配比的(NiO CoO)/AC复合电极在6mol/L KOH 电解液中的电化学性能,并对复合电极材料模拟电容器与活性炭模拟电容器进行恒流充放电测试.研究结果表明在6 mol/L KOH电解液中,当复合材料中的(NiO CoO)质量分数为6%时,所制备的单电极比电容量最大,为240 F/g,比纯活性炭电极的比电容(约160 F/g)提高50%;复合电极模拟电容器具有较好的可逆性和电化学性能.     

钴镁固溶体催化剂在混合导体透氧膜反应器中的应用

考察了CoO/MgO 固溶体催化剂在BaCo_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3−σ(BCFNO)透氧膜反应器内, 对焦炉煤气(coke oven gas, COG)中甲烷部分氧化重整(partial oxidation of methane, POM)的催化性能. 首先, 研究了CoO/MgO固溶体催化剂合成的工艺条件; 然后, 考察了焦炉煤气流量和空气流量对重整性能的影响, 并对比分析了NiO/MgO固溶体、CoO/MgO 固溶体催化剂和0.5%RuCoO/MgO 催化剂的重整性能. 实验结果表明, NiO/MgO 固溶体催化剂的重整性能优于CoO/MgO 固溶体催化剂. 但经Ru贵金属修饰后, CoO/MgO 固溶体催化剂的催化活性得到了很大提高.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原过程研究

研究了不同载体(SiO2、Al2O3、TiO2)负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原行为.采用原位X-射线衍射(in-situ XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂的还原过程进行原位表征,考察了催化剂中活性相Co3O4在还原过程中的物相变化和不同载体对Co3O4还原过程的影响.结果表明:不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原均分为2步进行,2步还原过程为:Co3O4 H2→3CoO H2O和3CoO 3H2→3Co0 3H2O.不同载体负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原性大小顺序为:Co/SiO2>Co/TiO2>Co/Al2O3.     

纯化及活化对螺旋碳纳米纤维形貌及电化学容量的影响

采用盐酸对乙醇火焰燃烧制备的螺旋碳纳米纤维(CNCs)进行纯化,用KOH对纯化后的CNCs进行活化,利用透射电子显微镜(TEM)和氮气自动吸附仪分析了纯化及活化对CNCs形貌及孔结构的影响,并考察了活化后CNCs电化学容量的变化.结果表明:盐酸纯化处理去除了CNCs中大部分催化剂颗粒,并使比表面积增加;活化后CNCs长度明显变短,比表面积显著增加,纤维壁也较活化前变得粗糙;活化后的CNCs电化学容量显著提高,比电容由未经处理时的40 F/g提高到107 F/g.     

PtSnO_2/C催化剂的制备、表征及其对乙醇电化学氧化的催化活性

对直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极电催化剂的研究主要集中在Pt基催化剂上,而提高Pt基催化剂对乙醇的电化学氧化活性是目前DEFC研究的最重要的任务。本文采用乙二醇还原法制备Pt Sn O2/C二元催化剂。ICP-AES表征结果表明,Pt:Sn比是3∶1;X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱分析(XPS)结果表明催化剂中Pt和Sn O2晶体的存在;采用透射电镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和电化学线性扫描(LSV)等对催化剂的形态和电化学性能进行了表征,并计算其电化学活性表面积(ECSA)。实验结果表明,低合金度的Pt Sn O2/C催化剂具有与Pt/C电催化剂相近的Pt晶格常数,这有利于乙醇分子在Pt表面的吸附解离,Sn O2物种通过解离水提供(OH)物种促进Pt表面中间物种的氧化,从而提高催化剂的抗中毒能力和乙醇电化学氧化活性。     

Pt/PPy-C电极催化剂的制备及其耐久性研究

为研究聚吡咯(PPy)–C复合担载Pt(Pt/PPy-C)质子交换膜燃料电池催化剂性能。采用循环伏安电化学法(CV)、单电池极化法、加速耐久性测试法、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征催化剂的微观结构、导电性及电化学性能。结果表明:通过掺杂阴离子可显著改变PPy-C的电导率,亲核性较大的氟硼酸掺杂制备的PPy-C电导率(8.65 S/cm)明显高于草酸掺杂的PPy-C电导率(4.01 S/cm);以PPy-C为载体担载Pt催化剂的电化学活性面积高于Pt/C催化剂,可达57.8 m~2/g;Pt/PPy-C电化学活性表面积及电池性能的衰减率都低于传统Pt/C催化剂。     

氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物的超电容性能研究

以氧化石墨烯(GO)作为表面活性剂分散原始的单壁碳纳米管(SWNT),采用超声、冷冻干燥的办法得到氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行表征.结果表明:氧化石墨烯-单壁碳纳米管复合物电化学性质得到了显著的提高,通过调节单壁碳管与GO的比例,发现SWNT质量为GO的10%时,得到的复合材料具有最好的超电容储能特性,在6mol·L~(-1)的KOH电解液中,0.5A·g~(-1)电流密度下其比电容可达155F·g~(-1),是相同条件下GO比电容(81.5F·g~(-1))的1.9倍,这种简单的方法获得的GO-SWNT复合材料在能量存储装置方面展现了广阔的应用前景.     

超级电容器电极材料RP/GCNs的制备及性能

以红磷(RP)和石墨相氮化碳纳米片(GCNs)为原料,通过水热法制备了超级电容器电极材料RP/GCNs。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对所得材料进行了表征和电化学性能测试。结果表明:由于RP具有高的电荷存储容量,当RP与GCNs质量比为0.7∶1时,得到的PGCNs-7电化学性能提升最明显,在1.0 A·g~(-1)的电流密度下其比电容值可达591.6 F·g~(-1);由于GCNs高电导率以及良好的化学稳定性,PGCNs-7经过4 000次充放电循环后仍能保留87.7%的比电容,展现了良好的倍率性能与循环稳定性。     

氧化铁负载多孔炭材料的制备及其电化学性能

以杨木蒸汽爆破后的固体残渣(SEP)为原料,采用两步协同活化法制备多孔炭材料,并对制备的多孔炭材料的电化学性能进行分析。结果表明:所制备的多孔炭(PC800-4)的比表面积最高(3 282 m~2/g),首次放电比电容也最高,为319 F/g。以此多孔炭材料为前驱体,硝酸铁为铁源对多孔炭材料进行金属离子的负载。采用比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱技术(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)对负载有金属氧化物的多孔炭材料进行结构表征并对其电化学性能进行分析。结果表明:α-Fe_2O_3成功负载在所制备的多孔炭材料上,其比电容由原来的319 F/g增加到419 F/g.     

MnO2 对铝代α-Ni(OH)2 电极材料电化学性能的影响

为了改善α-Ni0.809Al0.191(OH)2.191-2x(CO3)x·yH2O的电化学性能,测定了添加不同量MnO2的铝代α-Ni(OH)2电极的恒流充放电和CV等.结果表明,掺3% MnO2能与5% CoO协同作用,改善了铝代α-Ni(OH)2电极的放电比容量、充放电可逆性和循环稳定性.     

过渡金属单氧化物光催化剂的研究进展

目的概述过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)光催化剂的研究进展,旨在从机理层面上更好地认识这类催化剂,使之为工业生产和生活服务。方法参考国内外相关文献32篇,对过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)光催化剂的研究进展进行综述。结果从FeO,CoO,NiO及其掺杂物的结构、电子性质和其光催化性质几方面入手,对前人的研究工作进行了简要概述,并指出了其中存在的一些问题。结论过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)作为一类重要的光催化剂,有化学性质稳定、低成本、无毒等优点,但是由于其禁带宽度较大,对光的利用率低;催化剂很容易发生团聚,导致表面积降低而失活;对其催化机理的研究有待进一步深入。     

负载型燃烧催化剂La0.8Sr0.2CoO3／ZrO2—CeO2的性能研究

以稀土复合氧化物La0.8Sr0.2CoO3为活性组分,ZrO-CeO2为载体,采用浸渍法制备出负载型燃烧催化剂La0.8Sr0.2CoO3/ZrO2-CeO2,用XRD,TPR,二甲苯完全氧化研究了催化剂的晶相,还原性能及催化活性,并与负载型催化剂La0.8Sr0.2CoO3／堇青石和单一相La0.8Sr0.2CoO3催化剂进行了对比,结果表明,负载型La0.8Sr0.2CoO3/ZrO2-CeO2催化剂具有较好的催化活性和抗高温性能。     

凝胶—燃烧法合成锂离子LiAl0.1Mn1.9O4

用凝胶-燃烧法合成锂离子正极材料 LiAl0.1Mn1.9O4,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)和充放电测试对样品进行了表征.结果表明,凝胶-燃烧法在800 ℃烧结12 h合成掺铝后的LiAl0.1Mn1.9O4样品形貌比没有掺铝的更规整,电化学的循环性能更好.     

氢气还原法合成Pt_(-square)/GNs复合物及其对甲醇氧化电催化性能

以氢气为还原剂,合成了高分散性的Pt_(-square)/石墨烯纳米复合物(Pt_(-square)/GNs).采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线电子能谱(XPS)及拉曼光谱(Ramam)等对Pt_(-square)/GNs样品进行了分析表征.分析结果表明氧化石墨、氯氩铂酸根离子被氢气彻底还原,特别是Pt前驱物的还原对氧化石墨的还原起原位同步催化作用,所获得的Pt纳米粒子呈现独特的方块状,平均直径为5 nm,均匀分布在石墨烯表面上.采用循环伏安法、计时电流法、CO溶出伏安法等电化学方法研究所合成复合物对甲醇氧化的电催化性能,结果表明相对于Pt/Vulcan XC-72R催化剂和商品化Pt/C催化剂,在碱性介质中Pt_(-square)/GNs对甲醇氧化表现出更高的电化学活性(680 m A·mg~(-1))、更好的催化剂稳定性及更强的抗CO毒化能力.     

质子交换膜燃料电池用碳气凝胶载铂催化电极

采用乙二醇还原法,以碳气凝胶为载体制备碳气凝胶载铂催化电极(Pt/CA/CP),并制成燃料电池单电池。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)对碳气凝胶载铂催化剂进行表征,铂颗粒均匀分散于碳气凝胶载体上,粒径集中为3~5 nm。采用循环伏安法(CV)对碳气凝胶载铂催化电极进行电化学性能评价,碳气凝胶载铂催化电极具有较高的催化剂利用率,采用燃料电池测试系统对单电池进行性能评价,碳气凝胶载铂催化电极单电池工作电压可大于0.9 V,电流密度接近1 A/cm~2。     

层状双氢氧化物表面负载TiO_2的光催化性能

采用溶胶-凝胶法,控制pH值,使钛酸四丁酯(TBT)分解,将分解产物TiO2一步负载到碳酸根型镁铝铁层状双氢氧化物(LDH)表面.改变原料TBT与LDH的质量比,制备成不同负载量的TiO2/LDH复合物.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对不同质量比的TiO2/LDH进行表征,并对该复合催化剂的光催化性能进行了研究.结果表明,该复合催化剂具有较好的抗紫外线能力,负载0.5%TiO2的LDH比纯LDH具有更高光催化活性.     

钙钛矿La_(1-x)Sr_xCoO_3光催化降解染料的研究

该研究分别采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿催化剂La1-x Sr x CoO3(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0),并以X衍射对其结构进行表征,以甲基橙光催化降解率评价了所制备的催化剂的活性。结果表明:SrCoO3对甲基橙的降解有较高的活性;在紫外光下、催化剂的浓度为2.5g/L、酸性条件下,SrCoO3对刚果红染料有较好的降解效果。