混合相钼酸钴纳米片电催化剂用于高效析氧反应

利用拓扑转化的方法设计合成形貌可控的混合相钼酸钴(CoMoO4)二维纳米片电催化剂.该催化剂的纳米片结构与混合相特征赋予二维面内的高度无序结构,可使更多的活性位点得以暴露;此外,二维结构增强了电荷转移效率,从而同时获得了优化的电荷传导能力与高活性位点数.得益于这些结构优势,在电催化析氧反应过程中,该催化剂呈现出低至28...     

Ni-Cu合金的脱合金制备及其析氢电催化性能

通过真空熔炼与固溶处理相结合的方法获得Ni_(30)Mn_(70)和Ni_(20)Cu_(10)Mn_(70)前驱体合金,经电化学脱合金化法制备纳米多孔Ni及Ni-Cu合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能.结果表明:纳米多孔Ni-Cu合金电极具有较高的电催化析氢性能,在0.1 A/cm~2电流密度下,析氢过电位仅19 mV,具有较好的电化学稳定性.     

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。     

水热法制备La_2O_3微球及其电催化产氧性能研究

采用水热反应法,以硝酸镧、尿素和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,制备形貌均匀的La_2O_3微球材料.扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行形貌和结构表征,对样品进行电催化析氧活性测试.结果表明,合成样品物相单一,形貌均匀,具有球状结构,其直径约为1微米.电催化测试表明,在电流密度为10mA/cm~2时,其析氧过电位为420mV,塔菲尔斜率为119mV/dec,具有较好的电催化活性.     

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。     

ZIF-67衍生CoP/Co@NPC电催化剂的制备及其电催化性能研究

在苯甲醇体系中通过水热法合成了ZIF-67纳米晶体,将其作为前驱体模板通过不同温度的热处理得到氮掺杂的金属钴基多孔碳材料,即Co@NPC-X(X为热处理温度,℃,X=700、800、900),进一步对Co@NPC-800磷化处理得到CoP/Co@NPC-350复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射以及氮气等温吸脱附对样品的微观形貌、晶体结构以及比表面积及孔径分布进行表征和分析。采用线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)和计时电位法研究样品的析氧反应(OER)电催化性能和稳定性。结果表明,相比于Co@NPC-800,磷化后的CoP/Co@NPC-350的析氧反应(OER)电催化性能得到了很大的提升,甚至可与贵金属电催化剂RuO_2相比拟,在达到10 mA/cm~2电流密度时的过电位仅为281 mV,且具有良好的稳定性。     

ZnO纳米网状结构的制备

采用热蒸发技术在镀金Si衬底上实现了ZnO纳米网状结构制备.利用扫描电子显微镜、X射线衍射及光致发光技术对ZnO纳米结构的形貌、晶态结构及发光特性进行了分析.结果表明,源材料ZnO和C的质量比为6∶1时有利于ZnO纳米网状结构的形成,该结构由一维纳米线和二维纳米片状结构组成.纳米网状结构主要由晶态ZnO组成.室温的光致发光谱分析结果显示,所制备的纳米ZnO网状结构呈现出了较强的紫外光发射的特征.     

电化学合成重铬酸钾阳极的制备和电催化性能

针对电化学合成重铬酸钾绿色新技术,采用涂层自组装方法制备了钛基铱氧化物中间层钌铱钛氧化物复合电极(Ti/IrO_2/RuO_2-IrO_2-TiO_2).利用扫描电镜、X射线衍射分析了电极的微观结构和表面形貌,并采用循环伏安法研究了电极的电催化性能.结果表明,电极表面RuO_2-IrO_2-TiO_2柱状结晶规则均匀,并有明显空隙.电极在阳极液中析氧过电位较低,并具有稳定的较高的电催化活性.     

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。     

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。     

Effect of TiO<Subscript>2</Subscript> nanoparticles on hydrogen evolution reaction activity of Ni coatings

The electrocatalytic activity of electrodeposited Ni and Ni-TiO₂ coatings with regard to the alkaline hydrogen evolution reaction (HER) was investigated. The Ni coatings were electrodeposited from an acid chloride bath at different current densities, and their HER activities were examined in a 1.0-mol·L-1 KOH medium. The variations in the HER activity of the Ni coatings with changes in surface morphology and composition were examined via the electrochemical dissolution and incorporation of nanoparticles. Electrochemical analysis methods were used to monitor the HER activity of the test electrodes; this activity was confirmed via the quantification of gases that evolved during the analysis. The obtained results demonstrated that the Ni-TiO₂ nanocomposite test electrode exhibited maximum activity toward the alkaline HER. The surface appearance, composition, and the phase structure of all developed coatings were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD), respectively. The improvement in the electrocatalytic activity of Ni-TiO₂ nanocomposite coating toward HER was attributed to the variation in surface morphology and increased number of active sites.     

电化学催化中的表面微观结构与特殊反应性能

综述以C1分子的电催化氧化或还原作为探针反应,对电催化剂表面微观结构与性能的内在联系和规律进行研究的结果。从研制不同原子排列结构的金属单晶电极的模型电极的模型电催化研究,到研制不同纳米材料的载体电催化剂的应用研究,不仅对C1分子反应的机理和动力学规律获得了深入认识,而且对电催化表面原子排列结构及修饰,纳米结构特征及其所引起的特殊电催化性能和异常红外效应等取得了一系列创新的研究结果,推动了相关理论和应用的进展。     

单分散聚苯乙烯/二硫化钼纳米复合微球的制备与分散性

以二硫化钼为核,聚苯乙烯为壳,通过种子乳液聚合方法,成功制备了具有核壳结构的聚苯乙烯/二硫化钼(PS/MoS2)有机-无机纳米复合微球。利用紫外可见吸收光谱、透射电镜、扫描电镜、能量色散谱仪等多种方法,对PS/MoS2纳米微球的形貌、结构进行了表征,同时,利用分散性试验考察了PS/MoS2纳米微球在油溶性单体双环戊二烯(DCPD)中的分散性。试验结果表明:聚苯乙烯包覆在MoS2的表面,形成核壳结构;纳米粉体呈球形且粒径尺寸均一。分散性试验表明PS/MoS2纳米微球在DCPD中具有极佳的分散性。     

PMMA/MWNT纳米复合材料原位合成及性能

利用相转移反应在羧基化碳纳米管的表面引入具有反应活性的苯乙烯双键,利用双键的反应性,与MMA单体进行自由基原位聚合反应,得到PMMA修饰的碳纳米管.这种聚合物修饰的碳纳米管可以在对PMMA有溶解效力的有机溶剂中溶解,利用FTIR,TGA,TEM等对这种聚合物修饰的碳纳米管的结构、修饰效率以及在有机溶剂中的溶解和分散性能进行了表征.结果表明,通过这种方法可以实现高分子链对碳纳米管表面有效修饰.利用这种原位聚合反应,不进行均聚物的分离可以一步得到聚合物基纳米复合材料.作为比较,相同量未经任何修饰的碳纳米管用相同的方法,在相同条件下也制备了PMMA纳米复合材料,并将两个样品中碳纳米管的分散状态用扫描电镜(SEM)进行了观察,同时对其力学性能与相同条件下得到的PMMA均聚物进行了比较.     

聚丙烯/蒙脱土复合材料的热氧老化性能

用3种蒙脱土(原土、OMMT1、OMMT2)与聚丙烯分别熔融插层复合.经X射线衍射(XRD)分析表明,3种蒙脱土均与聚丙烯成功插层复合,制备出聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料.重点研究聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的热氧老化性能.结果表明,在聚丙烯材料中,添加少量蒙脱土不但可以提高材料的力学性能,而且明显改善材料的抗热氧老化性能.对3种PP/MMT复合材料热氧老化样品进行傅立叶红外(FTIR)分析和表面形貌观察,发现蒙脱土片层在聚丙烯中插层复合越充分(乃至剥离),其抗热氧老化效果就越明显.     

P（MMA-MA）／OMMT纳米复合材料的制备及表征

通过原位乳液聚合法合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)(P(MMA-MA))/有机化蒙脱土(OMMT)纳米复合材料.使用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)表征了OMMT在P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中的分散状况;用热失重分析仪(TGA)研究了材料的热稳定性;用裂解色谱-质谱联用仪(PGC-MS)分析了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚丙烯酸甲酯(PMA)及P(MMA-MA)热降解机理.分析结果表明:P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中已经形成了部分插层、部分剥离的结构;P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料的热稳定性随着OMMT加入量的增加而提高,并且当OMMT质量分数为5%时,其耐热性最好.另外,第二单体丙烯酸甲酯(MA)的加入也会增加P(MMA-MA)/OMMT的热稳定性.当甲基丙烯酸甲酯(MMA)与MA的质量比为40∶20时,在失重率为10%的热分解温度比PMMA/OMMT纳米复合材料的高25.3K.     

羟丙基-β-环糊精修饰纳米碳管载钯催化剂的制备及其甲酸氧化性能

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为添加剂修饰碳纳米管为复合载体,常温常压下,成功合成了Pd纳米簇状结构,并用于甲酸的电催化氧化.XRD及TEM结果表明,制备出的Pd纳米簇状结构由粒径均匀,约为3.6nm的纳米颗粒组成,且高度分散沉积在载体表面.循环伏安测试结果表明,催化剂Pd/HP-β-CD-MWCNTs对甲酸氧化表现出了较高的催化活性和电化学比表面积.研究表明,在HP-β-CD存在条件下,将Pd纳米簇沉积在未作处理的碳纳米管上制备的催化剂适合应用于甲酸燃料电池.     

PdFe(110)电子结构及电催化性能的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法计算了不同注入电荷和掺杂Fe原子比例的PdxFey(110)表面原子结构和电子结构特性。结果表明,Fe原子比例对表面褶皱s影响较小,注入电荷数量对表面褶皱s影响很大;Fe原子掺杂使Pd的4d10轨道电子向低能级轨道移动,增加了d空穴。布居分析表明电极的表层电荷分布比金属态表面增多;Fe掺杂的表层电荷分布比不掺杂电极表面增多。电子结构分析表明,电极表面的s、p、d轨道电子和总电子均比金属态表面减少;Fe掺杂后,Pd和Fe的表面原子趋向于杂化构型,Pd表层原子向Fe表层原子发生电子转移,增加表面反应活性,有利于电催化反应。     

Enhancement of the thermal and mechanical properties of polyurethane/ polyvinyl chloride blend by loading single walled carbon nanotubes

Structural, thermal, and mechanical properties of pure blend and nanocomposites based on polyurethane (PU) and polyvinyl chloride (PVC) doped with low different content of single walled-carbon nanotubes (SWCNTs) were studied. The nanocomposites at different concentration were prepared via casting technique. The interaction between PU/PVC and CNTs were examined via FT-IR studies. The changes in the structures of the nanocomposites were examined using X- Ray Diffraction (XRD), and the results indicated that the amorphous domains of nanocomposites increased with increasing SWCNTs content. Transmission electron microscope (TEM) observation indicated that SWCNTs surface was wrapped with the polymer with the thermal properties of nanocomposites improved. The mechanical behavior of the nanocomposites was evaluated as a function of SWCNTs content. The main enhancement in tensile properties was observed, e.g., the tensile strength and elastic modulus increased compared with the pure blend, which may be attributed to the interaction and adhesion between CNTs and the polymer matrices due to the hydrogen bonding between carbonyl groups (C=O) of polymer blend chains and carboxylic acid (COOH) groups of CNTs.     

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^-2 s^-1)和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。