普鲁士蓝结构转化的尖晶石型NiFe_2O_4/C和CoFe_2O_4/C纳米材料的析氧性能

为了拓展金属有机骨架化合物(MOFs)在电催化中的应用,本文采用水浴共沉淀法制备了双金属普鲁士蓝类似物(PBA),经过高温转化后得到纳米复合材料Ni Fe_2O_4/C和Co Fe_2O_4/C;利用X-射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对产物的晶型结构和形貌进行了表征,结果表明Ni Fe_2O_4和Co Fe_2O_4颗粒为尖晶石结构,呈现出球状或粉末状的均匀分散;在1 mol/L KOH中测试了2种复合材料的电催化析氧(OER)活性与稳定性,结果表明2种材料均表现出良好的OER活性和稳定性。本研究提出了一种利用MOF结构在高温分解过程直接制备电催化剂的方法。     

CoFe_2O_4/rGO磁性复合材料的制备及吸附性能

文章以氧化石墨烯(GO)为原料,通过溶剂热法制备钴铁氧体/还原氧化石墨烯复合材料(CoFe_2O_4/rGO)。利用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、高分辨透射电子显微镜(high-resolution transmission electron microscope,HRTEM)、场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)等对其进行表征,并研究其对模拟有机染料废水的吸附性能。结果表明:所制备的CoFe_2O_4/rGO复合材料为具有核壳结构的球形纳米颗粒,其平均粒径约为180nm;CoFe_2O_4/rGO能高效吸附阴离子有机染料,对刚果红吸附量高达490.6mg/g,其吸附作用主要是由静电作用力引起的。     

铁掺杂磷酸钴的电催化析氧性能研究

析氧反应(OER)在清洁能源氢的电催化产生过程中扮演着重要的角色.文中利用水热法和低温磷化法制备了泡沫镍(NF)负载的铁掺杂磷酸钴(Fe-Co_3(PO_4)_2/NF)催化剂,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)对催化剂的形貌、结构和组成进行了表征,并在1.0 mol·L~(-1)KOH电解质中对其析氧性能进行了测试.结果显示,与纯泡沫镍负载磷酸钴(Co_3(PO_4)_2/NF)相比,Fe-Co_3(PO_4)_2/NF催化剂具有更优异的催化性能,在10 m A·cm~(-2)的电流密度下过电势达274 m V,Tafel斜率更是低至33.9 mV·dec~(-1),并且在电流密度为45m A·cm~(-2)下连续测试24 h后,性能几乎无衰减,说明该催化剂具有良好的稳定性.     

乙醇在Pt/PMo12-CNTs/石墨电极上的电催化氧化

采用碳纳米管(CNTs)、磷钼酸(PMo12)修饰石墨电极,然后通过循环伏安法(CV)电沉积Pt,获得Pt/PMo12-CNTs/石墨电极.利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分别对改性CNTs结构及电极的形貌进行表征,通过CV、计时电流法考察了该电极对乙醇的电催化氧化性能.结果表明在催化剂Pt沉积量相当情况下,Pt/PMo12-CNTs/石墨电极较Pt/石墨电极具有更好的电催化活性和稳定性,表明PMo12改性CNTs是乙醇氧化电催化剂的良好载体.     

不同影响因素对rGO/CoFe_2O_4吸附孔雀石绿的研究

该文采用膜分散技术结合水热法制备了石墨烯/CoFe_2O_4纳米复合材料,考察了不同吸附条件下rGO/CoFe_2O_4纳米复合材料对孔雀石绿模拟废水的吸附效果,并利用紫外-可见分光光度计测量吸附后孔雀石绿模拟废水的吸光度。结果表明,rGO/CoFe_2O_4对于MG的吸附能力优于单一纳米CoFe_2O_4粒子,吸附效果明显,最大吸附容量达104.67mg/g,并且吸附后具有良好的磁分离功能。     

磷化钴/碳纳米管纳米复合电极材料的电催化制氢性能研究

采用化学气相沉积法,在316L不锈钢基底上原位生长碳纳米管,然后在一定浓度的CoSO_4、NaH_2PO_2、NaOAc混合溶液中,用电化学沉积法在碳纳米管表面负载磷化钴纳米颗粒,得到磷化钴/碳纳米管复合结构。利用SEM、EDS和拉曼光谱,对CoP/CNTs复合材料的形貌、成分及物相组成进行分析;通过阴极极化曲线、交流阻抗等电化学测试,重点考察了复合电极在0.5mol/L H_2SO_4溶液中的电催化析氢性能。结果表明,所制CoP/CNTs复合结构中,CoP呈颗粒状均匀分布在CNTs表面;CoP的引入提高了碳纳米管材料的电催化性能,当沉积圈数为4圈时,所制CoP/CNTs复合电极具有最佳的电催化活性;极化曲线测试表明,该电极在电流密度为10mV·cm~(-2)时的过电位与沉积2圈和6圈的CoP/CNTs复合电极相比,正移了约140 mV和90mV,同时也呈现出良好的循环稳定性。     

Pt-SiO2-CNTs催化剂的制备及其对乙醇催化氧化的研究

以溶胶凝胶方法制备的SiO2修饰的碳纳米管（SiO2-CNTs）为载体材料,利用微波辅助加热化学还原方法制备了Pt-SiO2-CNTs纳米催化剂．分别利用扫描电子显微镜和能量散射谱仪对Pt-SiO2-CNTs纳米颗粒的表面形貌和元素组成进行了表征．在酸性介质中,通过循环伏安法研究了Pt-SiO2-CNTs纳米催化剂对乙醇氧化的电催化性能．与商用催化剂PtRu／C（E-TEK）相比,在相同的催化剂栽量和实验条件下,Pt-SiO2-CNTs催化剂比PtRu／C（E-TEK）催化剂对乙醇氧化具有更好的催化活性和抗CO中毒能力．     

CoFe_2O_4-TiO_2-rGO纳米材料在有机废水处理过程中的应用

使用一种简单的方法合成一类新型光催化纳米复合材料(CoFe_2O_4-TiO_2-rGO),制备得到的产物已经过SEM、TEM和XRD表征.实验结果表明,CoFe_2O_4-TiO_2-rGO纳米复合材料具有显著的吸附性能,同时,该光催化材料在降解p-硝基酚和罗丹明B效果明显.此外,在废水的光催化降解反应后可以通过外加磁场来吸附和回收该纳米复合材料.     

包覆及填充式Fe_3O_4/CNTs纳米复合材料的制备及性能研究

采用原位共沉淀法低温下制备出Fe_3O_4/CNTs纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、共焦拉曼光谱仪(Raman)等表征手段对样品的化学成分、结构、形貌和性能进行了测试表征.实验结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒成功包覆到CNTs的表面及填充到CNTs空腔内,形成磁性Fe_3O_4/CNTs纳米复合材料.Raman结果显示,复合后石墨化结构减少,材料的缺陷增多.样品具有良好的超顺磁性和高分散性,在实际应用中展示出良好的吸附性能,并能在外加磁场作用下实现吸附剂的回收再利用.实验中,样品对MB的吸附动力学接近于拟二阶动力学模型.     

磁场辅助水热合成CoFe_2O_4纳米粒子及其磁性参数调节

采用水热法在磁场作用下成功地合成了纳米晶体CoFe_2O_4。采用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对制备的产物进行了表征,研究了反应时间和磁场对产品的形成及特性的影响。结果表明,在磁场作用下,随着反应时间的延长,制备的CoFe_2O_4纳米粒子的结晶度提高,晶体完整性提高,Hc值小于在相同反应时间内无磁场时的Hc值。     

PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极的制备及在H_2O_2电化学传感器中的应用

以壳聚糖(CS)为吸附剂和成膜剂,Keggin型铁取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)(PW_(11)Fe)为电催化剂,碳纳米管(CNTs)为导电助剂,集成吸附法和溶胶-凝胶法将PW_(11)Fe固载在石墨电极表面制备了PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极,并用电化学方法研究了该电极的电化学行为及其影响因素,同时研究了电极对H_2O_2还原的电催化活性及作为H_2O_2电化学传感器的可能性。实验结果表明,PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极具有PW_(11)Fe类似的电化学行为及对H_2O_2还原的电催化活性,用于H_2O_2的安培检测,电流响应灵敏度为0.30 mA·cm~(-2)·(μmol/L)~(-1),检出限为7.3μmol/L(S/N=3)。     

葡萄糖在碳纳米管负载钴修饰电极上的电催化氧化

以碳纳米管为模板采用湿化学法制备碳纳米管负载纳米钴(Co/CNTs)复合材料,用X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对Co/CNTs进行表征,通过循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗法(EIS)对碳管负载纳米钴修饰玻碳电极(Co-CNTs/GCE)在碱液中进行电化学行为和对葡萄糖电催化氧化的研究.结果表明:平均粒径约为21nm的面心立方结构Co纳米粒子均匀分散在碳纳米管上;Co-CNTs/GCE在碱性介质中的电化学行为既受电化学控制又受扩散控制的准可逆过程;Co-CNTs/GCE在碱性介质中对葡萄糖具有较高的催化活性,其电催化氧化过程主要是受电极表面的多孔催化层内薄液界面上扩散控制.     

碳纳米管负载镍修饰电极对碱液中葡萄糖的电催化氧化

采用湿化学法在碳纳米管(CNTs)上负载镍纳米粒子(CNTs-Ni),并制备CNTs-Ni修饰玻碳电极(CNTs-Ni/GCE).透射电镜(TEM)和X-射线粉末衍射(XRD)测试表明:平均粒径为17 nm的面心立方镍纳米粒子分散在碳纳米管表面.循环伏安法测试表明:CNTs-Ni/GCE在碱性介质中的电化学行为具有良好的可逆性且对葡萄糖的电催化氧化具有良好的电催化活性;当葡萄糖浓度在0-0.04 mol/L,氧化峰电流密度与葡萄糖浓度呈良好的直线关系;浓度为0.05mol/L时氧化峰电流密度最大为20.2 mA/cm2,浓度大于0.05 mol/L之后,氧化峰电流密度逐渐减缓,电极的活性逐渐降低.     

Pt/CeO2-CNTs和Pt/CNTs在H2SO4和NaOH中乙醇电氧化活性及循环稳定性研究

为考察pH和CeO2对Pt催化剂乙醇电氧化活性的影响,用循环伏安法比较了Pt/CNTs及Pt/CeO2-CNTs在NaOH和H2SO4介质中的电化学行为,表明催化剂在NaOH介质中活性高于在H2SO4中活性,Pt/CeO2-CNTs活性高于Pt/CNTs活性.因Pt催化剂上乙醇电氧化反应的tafel斜率接近,故活性不同可归于影响交换电流密度的OHad浓度的差别.NaOH中Pt表面OHad吸附起始电位和乙醇电氧化起始电位分别低于H2SO4中起始电位,表明OHad决定着Pt催化剂的乙醇电氧化活性.加速耐久性实验表明,CeO2可改善Pt/CNTs的循环稳定性,Pt/CeO2-CNTs和Pt/CNTs在H2SO4中稳定性优于在NaOH中稳定性.     

Pt/CeO2-CNTs和Pt/CNTs在H2SO4和NaOH中乙醇电氧化活性及循环稳定性研究

为考察pH和CeO2对Pt催化剂乙醇电氧化活性的影响,用循环伏安法比较了Pt/CNTs及Pt/CeO2-CNTs在NaOH和H2SO4介质中的电化学行为,表明催化剂在NaOH介质中活性高于在H2SO4中活性,Pt/CeO2-CNTs活性高于Pt/CNTs活性.因Pt催化剂上乙醇电氧化反应的tafel斜率接近,故活性不同可归于影响交换电流密度的OHad浓度的差别.NaOH中Pt表面OHad吸附起始电位和乙醇电氧化起始电位分别低于H2SO4中起始电位,表明OHad决定着Pt催化剂的乙醇电氧化活性.加速耐久性实验表明,CeO2可改善Pt/CNTs的循环稳定性,Pt/CeO2-CNTs和Pt/CNTs在H2SO4中稳定性优于在NaOH中稳定性.     

石墨烯/CuCo2 O4固载Pd-Bi纳米粒子的制备及其电催化氧化乙二醇

以氧化石墨烯(GO)、醋酸铜、醋酸钴为原料,采用溶剂热法成功地合成复合载体GO/CuCo_2O_4,再通过浸渍还原法成功地将Pd、Pd-Bi纳米粒子负载到GO/CuCo_2O_4载体上,并用于碱性介质中乙二醇(EG)的电催化氧化.实验结果表明,双金属催化剂PdBi@GO/CuCo_2O_4对乙二醇的电催化氧化具有最高的催化活性和稳定性,优于目前商用Pd/C和单Pd负载型催化剂,其正向峰电流密度达到122. 7 mA·cm~(-2),是商用Pd/C (29. 57 mA·cm~(-2))的4. 1倍.这种优良的电催化性能归功于载体GO/CuCo_2O_4为双金属负载提供独特的骨架结构,以及Pd-Bi纳米粒子之间强烈的协同作用.而且,氧化石墨烯引入到CuCo_2O_4中有利于增强电子转移和增大接触面积,从而提高乙二醇的电催化氧化.这种新型催化剂的制备为发展高效Pd基电催化氧化直接醇类燃料电池提供新途径,具有较好的应用价值.     

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。     

Mn掺杂Co氧化物用于碱性氧还原与氧析出 反应双功能催化剂

寻找具有氧还原(ORR)/氧析出(OER)双功能活性的非贵金属催化剂是突破可再生能源装置材料瓶颈的关键,本研究基于简单水热法对Co-Mn氧化物的有效制备途径进行探讨,并分析其性能与双金属成分、多价态、晶体结构间的关系.当Co/Mn摩尔比为3或2时,可以得Mn掺杂的单一立方晶相结构.XPS分析发现Mn的加入不仅作为活性位点,并且可以有效调控Co的电子结构,提供了更多活性更优的Mn~(3+)及Co~(3+)离子,从而提升了电催化性能.通过比较发现,Co_(0. 75)Mn_(0. 25)O具有最佳的ORR及OER催化活性,其ORR的半波电势(E_(1/2))为0. 73 V,电流密度10 mA·cm~(-2)时的OER超电势(η_(OER))为469 mV,OER与ORR电势差ΔE为0. 97 V,相对于单金属CoO有明显提升(E_(1/2)为0. 61 V,η_(OER)为503 mV).     

纳米铁酸钴活化过氧单硫酸盐系统去除水中磺胺类药物的研究

研究了磁性纳米铁酸钴/过氧单硫酸氢钾(CoFe_2O_4/PMS)系统降解典型磺胺类药物(SAs)的效果与机制,选取磺胺甲基嘧啶(SM1)及磺胺吡啶(SPY)为去除对象,考察各影响因素对药物去除效果的影响,并通过淬灭实验间接验证了系统中自由基的种类.结果表明:磺胺类药物的降解过程符合拟一级动力学模型,提高CoFe_2O_4投量及PMS投量、降低药物初始浓度可增大反应速率;CoFe_2O_4/PMS系统降解SM1,SPY的最大拟一级动力学反应速率常数kobs值均发生在pH=9;催化剂循环3次后仍保持较高的催化性能,此时系统对SM1,SPY的去除率高达47.1%,62.4%;低浓度的HCO-3明显抑制了SM1的降解,但HCO_3~-的存在有利于SPY的降解,Cl~-对2种药物的降解均有明显抑制作用;淬灭实验表明系统中可能同时存在·SO_4~-及·OH,且·SO_4~-对药物的去除起主要作用.研究表明纳米铁酸钴是一种催化性能优异、稳定性高、易于回收的催化材料.     

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.