离子液体体系中石墨烯负载铜纳米粒子高效电催化氧还原反应

通过一步还原法制备了还原氧化石墨烯纳米片负载的铜纳米粒子复合材料(CuNPs-rGO-20％,CuNPs-rGO-80％,CuNPs-rGO-120％),并利用循环伏安法分别在0.1 mol/L KOH水溶液和离子液体(Ionic Liquid,IL)1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)电解液中进行电...     

氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原电催化性能

以三聚氰胺和氧化石墨烯(GO)为原料,经物理研磨和高温热解得到氮掺杂石墨烯(三聚氰胺-NG).扫描电子显微镜(SEM)测量显示,所制备的三聚氰胺-NG厚度和表面褶皱较掺杂前略有增加.X射线光电子能谱(XPS)表明,在三聚氰胺-NG中氮元素以吡咯N、吡啶N和石墨N 3种形式掺杂在石墨烯中,它们的比例分别是14.5%、24.5%和61.0%.同时运用循环伏安法(CV)和旋转圆盘电极技术(RDE)测试了三聚氰胺-NG在碱性介质中的氧还原电催化活性.结果表明,与商业石墨烯和由聚吡咯为氮源制备的氮掺杂石墨烯(ppy-NG)相比,三聚氰胺-NG具有较高的电催化活性和较正的氧还原起始电位(-0.09V),并且电催化还原氧气时主要为4电子反应.由于其较高的氧还原性能和较低的成本,三聚氰胺-NG在碱性燃料电池阴极电催化剂中有良好的应用前景.     

氧化石墨烯负载铂纳米催化剂的制备及其催化性能

以拓扑反应方法,设计并利用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)的还原性,实现了在温和反应条件下的H_2[PtCl_6]前驱体的原位直接还原反应。还原产物铂原子簇通过嵌入方式负载到GO表面,从而获得了铂纳米催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)等对Pt/GO复合材料的结构、组成和形貌进行了表征。实验证明,温和反应条件下H_2[PtCl_6]前驱体中的Pt~(4+)被还原为Pt~0原子并以原子簇的形式均匀分布在GO表面,平均粒径9.8nm。铂纳米团簇结构具有(111)、(200)、(220)和(311)等晶面,为典型的面心立方构型。该Pt/GO催化剂催化降解对硝基苯酚(4-NP)的还原反应中显示出较高的催化活性,一级反应速率常数为0.16min~(-1).     

碳载Pt-Au催化剂对氧的电催化还原反应

通过金属簇合物途径制备了碳载Pt-Au双金属纳米电催化剂.X-射线衍射和透射电镜结果表明合成的双金属纳米催化剂具有平均粒径小、粒径分布窄、相对结晶度低等特点.合成的Pt-Au/C催化剂经600℃热处理后粒径变化不大,表明合成的双金属催化剂具有较好的热稳定性.与商业化E-TEK Pt/C催化剂相比,该催化剂对氧气还原反应呈现了较高的电催化活性.     

核壳型Ni-Pt纳米微粒的氧还原电催化性能

应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳米粒子,外直径平均值约30 nm,Ni核直径约17 nm,Pt壳层厚度约8 nm;核壳Ni-Pt/C相对Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,电催化氧还原活性和抗甲醇能力随Pt壳层厚度改变有明显变化,变化的规律呈火山形,核壳Ni-Pt/C催化性能随Pt壳层厚度改变的机理符合"d电子调变效应"机理。     

石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,而功能化纳米纤维材料在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景.石墨烯及其衍生物具有独特的二维结构和稳定的物化性质,有利于提高纳米纤维材料的综合性能.本文阐述采用混纺法、喷涂法、模板辅助法和交联法制备的石墨烯功能化纳米纤维材料间形貌与性能的差异,分析石墨烯的吸附、...     

核壳型Co-Pt纳米粒子的氧还原电催化性能

采用两步化学还原法制备不同壳层厚度的核壳型Co-Pt纳米粒子。采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电镜(TEM)技术表征催化剂的结构和组成,用旋转圆盘电极动电位扫描法测试其对氧还原反应的催化性能。结果表明:核壳型Co-Pt纳米粒子直径约30 nm;相对于Pt/C,Co-Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,催化剂随着Pt壳层厚度的增加氧还原活性增大,抗甲醇能力逐渐降低。随着甲醇浓度的增加,氧还原起始过电位增大,峰电流密度减小。     

胆红素-氯仿体系对氧还原反应的电催化

采用循环伏安法、电位阶跃法和旋转圆盘电极研究了胆红素-氯仿体系对氧还原反应的电催化行为.结果表明,氧还原的峰电流随扫描速度增加而增大,还原峰峰Ⅰ(-190 mV)的峰电流ip与1υ/2、峰Ⅱ(-550 mV)的峰电流ip与υ呈线性关系,峰Ⅱ的峰电流与胆红素的浓度在1.0×10-6~2.0×10-5mol/L范围内有良好的线性关系.在电极反应过程中氧的还原分两步进行,第一步由O2还原到H2O2(峰I),主要受扩散控制,第二步,由于氯仿的疏水作用,H2O2聚集在电极表面被胆红素(BR)催化还原为H2O(峰II),主要受吸附控制.     

氮掺杂石墨烯凝胶的制备及其氧还原催化性能

以氧化石墨烯为原料,采用水热法合成出具有三维网络结构的氧化石墨烯凝胶,并与氨气在高温下反应制得具有三维多孔结构的氮掺杂石墨烯凝胶(N-G-F)。通过SEM、TEM、BET、XPS等分析手段对N-G-F的形貌结构及组成进行了系统表征,使用旋转圆盘电极测试了其对氧还原反应的催化活性。结果表明,N-G-F的氧还原反应具有高起始电位(-0.1 V)、四电子转移的反应特征和高的动力学电流密度(9.1 m A/cm2),高于商业化Pt-C的电催化性能。     

基于石墨烯/铂纳米颗粒复合材料的过氧化氢无酶传感器的研制

提出了一种新的过氧化氢电化学传感器的制备方法.通过Hummer法氧化天然石墨粉制得氧化石墨,在蒸馏水中利用超声分散将氧化石墨剥片,从而合成了氧化石墨烯(GO).将氧化石墨烯修饰到电极上后通过电沉积法在氧化石墨烯上沉积Pt纳米颗粒制得复合材料.利用其对过氧化氢的直接催化还原作用,研制了无酶过氧化氢传感器,实现对过氧化氢的灵敏测定,其响应电流与过氧化氢的浓度在4.00×10-5 mol/L～6.11×10-3 mol/L范围内呈线性关系,研究了各种实验条件对过氧化氢传感器性能的影响.该传感器制作简单,使用寿命长.     

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     

PtCo alloy nanoparticles supported on graphene nanosheets with high performance for methanol oxidation

PtCo alloy nanoparticles are deposited onto graphene sheets through a facile and reproducible hydrothermal method.During the hydrothermal reaction,the reduction of graphene oxide and PtCo alloy nanoparticles loading can be achieved.X-ray diffraction (XRD) analyses reveal a good crystallinity of the supported Pt nanoparticles in the composites and the formation of PtCo alloy.X-ray photoelectron spectra (XPS) results depict that Pt mainly exists in the metallic form,while much of the cobalt is oxidized.Transmission electron microscope (TEM) observations show that the PtCo alloy nanoparticles are uniformly dispersed on graphene nanosheets compared with multiwalled carbon nanotubes (MWNTs).This PtCo-graphene composite exhibits excellent electrocatalytic activity and high poison tolerance toward poisoning species for methanol oxidation reaction,far outperforming the Pt-graphene or PtCo-MWNTs composites with the same feeding ratio of Pt/carbon.     

Co-MOF@CNTs的制备及其电催化氧还原性能的研究

开发用于氧还原反应的高效非贵金属电催化剂是可再生能源技术的核心,但也是一个巨大的挑战.该实验组采用水热法制备了含有钴元素的金属有机框架(Co-MOF)结构,并与碳纳米管(CNTs)复合,制备了Co-MOF@CNTs复合材料,用于催化氧还原反应(ORR).探究了导电材料碳纳米管的负载量对催化剂在0.1 M KOH电解液中催化ORR性能的影响.研究表明,CNTs的加入对Co-MOF材料在碱性电解液中的ORR性能有明显的促进作用,并且和CNTs的负载量有关. CNTs的载量为15 wt%时,Co-MOF@CNTs表现出最佳的ORR活性,ORR起始电位为0.89 V,半波电位为0.78 V,电子转移数为3.7,接近4电子转移过程.半波电位和电子转移数均略低于商业Pt/C催化剂,表现出了良好的ORR催化活性. MOF中的中心钴离子作为金属源起着至关重要的作用,以产生钴金属核,为氧还原反应(ORR)提供活性中心.多壁碳纳米管(MWCNT)可以增强电子的输运,可以作为催化剂材料的导电基底. MOF和CNTs的掺杂为制备其他更加低廉、高效、稳定的非贵金属催化剂提供了设计思路.     

电催化析氧反应过渡金属硫化物催化剂研究进展

析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）、析氢反应（hydrogen evolution reaction, HER）和氧还原反应（oxygen reduction reaction, ORR）为电解水、金属-空气电池等能源器件的半反应。其中,OER由于涉及4e^-转移和O-O键的形成而导致反应动力学迟缓和过电势高,因此,开发优异的OER电催化剂能够有效提高能量转换效率。到目前为止,过渡金属硫化物催化剂（transition metal sulfide catalysts, TMSs）被研究人员大量研究和报道,并且取得飞跃发展。介绍在不同电解质中的OER机制,并通过对近几年相关文献的综合归纳,探究TMSs催化剂的组成、导电性、质子传输、缺陷程度、界面化学等多种因素对OER的影响。综述目前过渡金属硫化物电催化剂在OER领域所面临的挑战和研究进展,希望为TMSs的研究者提供借鉴。     

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.     

Nitrogen-doped graphene nanosheets as high efficient catalysts for oxygen reduction reaction

It is of great significance in exploring alternative catalysts to platinum (Pt)-based materials for oxygen reduction reaction (ORR),because this reaction is invariably involved in various fuel cells and metal-air batteries.We herein reported the nitrogen doped graphene nanosheets (NGNSs) with pore volume of as high as 3.42 m 3 /g and investigated their potential application as ORR catalysts,it was demonstrated the NGNSs featured high activity,improved kinetics and excellent long-term stability for ORR.The NGNSs were successfully used as cathode catalysts of microbial fuel cells (MFCs) and performed even better than the commercial Pt/C (Pt 10%) catalysts at the maximum power output.     

Carbon-nitrogen/graphene composite as metal-free electrocatalyst for the oxygen reduction reaction

Sheet-like carbon-nitrogen (CNx)/graphene composites with a high content of nitrogen (x≤0.15) was prepared by the carbonization of polypyrrole (PPy)/reduced-graphene-oxide (rGO) composite at 600-800°C. We used rGO instead of graphene oxide (GO) sheets as a template and a substrate to immobilize PPy since the PPy/GO composite agglomerates easily because of the dehydration of excess oxygen-containing groups on the GO sheets during the drying process. The dried PPy/rGO intermediate and its derived CNx/graphene products retain their high dispersion and loose-powder features. The as-prepared CNx/graphene composites have a total nitrogen content of about 10 at% and their nitrogen state is mainly of pyridinic and graphitic type. CNx/graphene composites exhibit excellent performance for the oxygen reduction reaction (ORR) in terms of electrocatalytic activity, stability and immunity towards methanol crossover and CO poisoning, suggesting their potential as metal-free electrocatalysts for the ORR.     

Carbon-nitrogen/graphene composite as metal-free electrocatalyst for the oxygen reduction reaction

Sheet-like carbon-nitrogen (CNx)/graphene composites with a high content of nitrogen (x≤0.15) was prepared by the carbonization of polypyrrole (PPy)/reduced-graphene-oxide (rGO) composite at 600-800°C. We used rGO instead of graphene oxide (GO) sheets as a template and a substrate to immobilize PPy since the PPy/GO composite agglomerates easily because of the dehydration of excess oxygen-containing groups on the GO sheets during the drying process. The dried PPy/rGO intermediate and its derived CNx/graphene...     

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.     

二氧化锰/多壁碳纳米管复合材料对氧还原(ORR)催化作用的初步研究

用循环伏安方法制备了二氧化锰／多壁碳纳米管（MnO2／MwCNTs）复合材料,分别在中性和弱碱性的硫酸钠溶液中对其进行氧还原电化学测试。结果显示,在合适条件下,MnO2／MwCNTs复合材料的电催化还原氧气的电流值明显大于单独MWCNTs和单独MnO2电催化还原电流值,说明MnO2／MWCNTs复合材料具有良好的催化还原活性;在弱碱性的环境下,随着碱性的增强,MnO2／MWCNTs复合材料的电催化还原活性逐渐增强,同时显示出稳定的电催化还原～活性。