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).     

过渡金属修饰的杂原子掺杂多孔碳基氧还原和析氧催化剂的研究进展

高效且清洁的能源储存和转换装置对未来的社会发展至关重要.然而,金属空气电池、燃料电池、电解水制氢等设备中涉及的氧还原反应(ORR)迟缓的动力学和析氧反应(OER)较大的过电势限制了这些设备的能源效率和运行寿命.廉价、高效、稳定且环保的ORR和OER催化剂的制备是推动能源转换装置商用的关键环节.本文总结了过渡金属修饰的杂原子掺杂多孔碳基ORR和OER催化剂的最新研究进展,并重点评述了其结构与性能之间的关系.最后,从理论计算的角度讨论了活性位点的电子结构特性对碳基材料电化学性能的影响,并展望了该领域所面临的挑战和机遇.     

空气电极氧还原过程研究

通过测量空气阴极与镍阳极组成的电解析氧装置的氧气产出量，并根据单位时间内气量与电流的关系可定量地计算出氧还原的两种历程在反应中所占的比例。试验结果表明，仅以活性炭为电催化剂的空气电极2电子途径的反应占74％．以MnO2为催化剂的空气电极，当含量达33％时，4电子途径的反应达100％。此方法可动态研究反应过程中两种氧还原反应随时间的变化。     

La0.95FeO3-δ/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响

为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm~2与0.12 mg/cm~2时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用.     

"海胆状"Fe-Cu-Ni合金催化剂制备及析氧性能

采用快速电沉积法制备了成分均匀、形貌均一且具有高析氧活性和耐久性的"海胆状"Fe-Cu-Ni多元合金.在0.1 mol/L KOH溶液中该多元合金催化剂具有较高的反应动力学速率和反应活性,其析氧过电位为230 mV,塔菲尔斜率为99.9 mV/dec,活性为3.781 mA/cm2.同时,经长时间I-t耐久性测试发现,该合金在经过25000 s循环后,其活性仍可保持在0.507 mA/cm2.该研究可为析氧三元合金催化剂的制备调控提供可借鉴的理论和实验依据.     

哈龙类物质与原子氧的反应

对哈龙类物质与原子氧的反应机理的研究 ,得到了O (1D)与CF2 ClBr,CF3 Br的反应速率常数分别为0 90× 10 -10 和 0 98× 10 -10 cm3 .molecules-1.s-1.此外 ,还研究了O(3 P)与哈龙类物质发生反应的可能性     

空气电极氧还原过程研究

通过测量空气阴极与镍阳极组成的电解析氧装置的氧气产出量,并根据单位时间内气量与电流的关系可定量地计算出氧还原的两种历程在反应中所占的比例.试验结果表明,仅以活性炭为电催化剂的空气电极2电子途径的反应占74%,以MnO2为催化剂的空气电极,当含量达33%时,4电子途径的反应达100%.此方法可动态研究反应过程中两种氧还原反应随时间的变化.     

FeOOH@CNT/NF的制备及电催化析氧性能研究

目的 以泡沫镍、包镍多壁碳纳米管、过氧化氢和七水硫酸亚铁为原料，通过120℃的水热过程，反应6 h成功制备出了FeOOH@CNT/NF析氧催化剂。方法 运用单变量控制法研究了包镍多壁碳纳米管、过氧化氢和七水硫酸亚铁的用量对所制备材料的电催化析氧性能的影响，同时对产物进行了XRD、SEM、I/E、稳定性等表征。结果 研究结果表明，当使用0.300 0 g包镍多壁碳纳米管、0.700 0 g七水硫酸亚铁和30%过氧化氢体积为40.0 mL时，在120℃温度条件下，以预处理的泡沫镍为基底，水热反应6 h可成功制备出FeOOH@CNT/NF电催化析氧材料。结论 所制备析氧催化剂在电流密度为50 mA/cm²时的过电位仅为254.7 mV,Tafel斜率为8.40 mV/dec,C_dl值为690 mF/cm²,并且在12 h内工作稳定。     

高炉氧煤枪富氧喷煤氧煤混合特性

研究了高炉采用氧煤枪富氧喷吹煤粉时氧气与煤粉的混合特性，在直吹管内，氧浓度和煤粉浓度在横截面上类似高斯分布；沿轴线按指数规律衰减；并可分别形成局部富氧区域和煤粉富集区域，分析结果表明，这两个区域可以基本匹配，但难以严格地重合，改变氧煤枪结构可以改变局部富氧区域和煤粉富集区域的大小和匹配状况；调节氧煤枪位可以按工艺要求改变它们在直吹管中的位置。