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Co改性的Ti/IrO-CoO-SnO-SbO析氧涂层电极性能研究

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现代化工 2022年

作者：吴飞孙文刘贵昌王立达大连理工大学化工学院

为提升析氧电极催化性能及使用寿命，通过热解法制备了Co改性的Ti/IrO-CoO-SnO-SbO四元氧化物电极。采用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS)及加速寿命实验研究了电极在硫酸溶液中的析氧催化活性及稳定性。结果表明，... 详细信息

为提升析氧电极催化性能及使用寿命，通过热解法制备了Co改性的Ti/IrO-CoO-SnO-SbO四元氧化物电极。采用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS)及加速寿命实验研究了电极在硫酸溶液中的析氧催化活性及稳定性。结果表明，随着Co摩尔分数的增大，涂层表面的粗糙度先降低后升高，而电极的析氧活性及加速寿命均先升高后降低；当Co摩尔分数为50%时电极催化活性最佳，而当Co摩尔分数为30%时电极寿命最长，与Ti/IrO-SnO-SbO电极相比寿命提高了约76.7%。电化学测试结果表明，Co改性电极催化活性的提高得益于反应控速步骤的改变、涂层表面反应位点数量的增大及电化学反应阻抗的降低。

关键词：热分解涂层电极 Co改性析氧稳定性

珠链状FeNi/NiS/C纳米催化剂的制备与析氧性能

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材料工程 2024年

作者：李涛钟叔洁凌帅娄琼月成都大学机械工程学院材料工程系

在碱性环境下电解水制氢过程中，FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂。以Ni(CH3COO)2和FeSO4为金属离子原料，控制Ni2+:Fe2+的摩尔比为3:1和金属离子(Fe2++Ni2+)总浓度为0.6 mol/L。以PVA为胶体剂，采用静电纺丝与... 详细信息

在碱性环境下电解水制氢过程中，FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂。以Ni(CH3COO)2和FeSO4为金属离子原料，控制Ni2+:Fe2+的摩尔比为3:1和金属离子(Fe2++Ni2+)总浓度为0.6 mol/L。以PVA为胶体剂，采用静电纺丝与气氛热处理技术制备前驱体纤维，再经1000 ℃气氛热处理，通过镍、铁、硫元素的原位反应，成功制备了珠链状的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合纳米材料。结果表明纳米珠链的直径约为200 nm，链珠的表面均呈蓬松状，Fe，Ni，S和C元素均匀分布于纳米珠链基体中。电化学分析表明由1000 ℃气氛热处理制备的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合催化剂，在1mol/L的KOH水溶液中表现出优异的析氧(OER)性能，在10 mAcm-2时，表现出278.59 mV的过电位。

关键词：珠链状 FeNi 静电纺丝析氧

Co改性的Ti/IrO_(2)-Co_(3)O_(4)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)析氧涂层电极性能研究

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现代化工 2023年第1期43卷 122-127页

作者：吴飞孙文刘贵昌王立达大连理工大学化工学院辽宁大连116024

为提升析氧电极催化性能及使用寿命,通过热解法制备了Co改性的Ti/IrO_(2)-Co_(3)O_(4)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)四元氧化物电极。采用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS)及加速寿命实验研究了电极在硫酸溶液中的析氧催化... 详细信息

为提升析氧电极催化性能及使用寿命,通过热解法制备了Co改性的Ti/IrO_(2)-Co_(3)O_(4)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)四元氧化物电极。采用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS)及加速寿命实验研究了电极在硫酸溶液中的析氧催化活性及稳定性。结果表明,随着Co摩尔分数的增大,涂层表面的粗糙度先降低后升高,而电极的析氧活性及加速寿命均先升高后降低;当Co摩尔分数为50%时电极催化活性最佳,而当Co摩尔分数为30%时电极寿命最长,与Ti/IrO_(2)-SnO_(2)-Sb_(2)O_(5)电极相比寿命提高了约76.7%。电化学测试结果表明,Co改性电极催化活性的提高得益于反应控速步骤的改变、涂层表面反应位点数量的增大及电化学反应阻抗的降低。

关键词：热分解涂层电极 Co改性析氧稳定性

碳布载Ni3N纳米片阵列阳极材料的制备及析氧活性

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高等学校化学学报 2018年第8期39卷 1790-1796页

作者：洪国辉吴伟丽王晨张南王继库赵丽娜杨伟强吉林师范大学化学学院四平136000 吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室长春130103 东北师范大学物理学院紫外光发射材料与技术教育部重点实验室长春130024

通过水热法在碳布基底上生长了氢氧化镍纳米片陈列[Ni(OH)2NAs/CC],并以其为前驱物,合成了Ni3N NAs/CC纳米片阵列,构建了无需黏结剂的三维自支撑电极.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(T... 详细信息

通过水热法在碳布基底上生长了氢氧化镍纳米片陈列[Ni(OH)2NAs/CC],并以其为前驱物,合成了Ni3N NAs/CC纳米片阵列,构建了无需黏结剂的三维自支撑电极.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对复合电极表面的结构、组成和形貌进行了测试和表征.结果表明,与Ni(OH)2NAs/CC相比,Ni3N NAs/CC电极表面粗糙度和孔隙率变大,电化学有效面积增加;线性扫描及Tafel曲线等电化学测试结果表明,Ni3N NAs/CC电极的析氧活性大幅提高,析氧电位下降可达280 m V,且表现出了良好的稳定性.

关键词： Ni3N 析氧碳布

CoS2和CoP材料的合成及其催化析氧应用

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现代化工 2019年第10期39卷 124-127页

作者：高文君王梦娇杨阳杜庶铭徐冬郭桦国电新能源技术研究院有限公司北京102209 发电系统功能材料北京市重点实验室北京102209

通过溶剂挥发诱导自组装和硫化、磷化处理合成具有多孔结构的CoS2和CoP催化剂,采用X-射线衍射、扫描电子显微镜等表征方法对材料的晶体结构和形貌进行分析。将这2种材料用于析氧反应的催化剂,结果表明,当电流密度达到10 m A/cm2时,2种... 详细信息

通过溶剂挥发诱导自组装和硫化、磷化处理合成具有多孔结构的CoS2和CoP催化剂,采用X-射线衍射、扫描电子显微镜等表征方法对材料的晶体结构和形貌进行分析。将这2种材料用于析氧反应的催化剂,结果表明,当电流密度达到10 m A/cm2时,2种催化剂均需要较小过电位。CoS2和CoP催化剂相应的塔菲尔曲线显示其斜率值较小,分别为78 m V/dec和77 m V/dec,说明这2种催化剂在析氧催化反应过程中表现出优异的催化性能和很好的析氧反应动力性能。

关键词：析氧全解水 CoS2 CoP 催化

Co-C_i析氧催化剂的原位调控制备及性能

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太阳能学报 2016年第11期37卷 2768-2771页

作者：郝根彦李丹丹高国锋赵强李晋平太原理工大学精细化工研究所太原030024

通过温度调变,原位电解制备Co-C_i析氧催化剂,70℃条件下所制备催化剂具有微纳米颗粒形貌,其析氧催化性能最佳,析氧速率为29.5μmol/h,电流密度为1 m A/cm^2时析氧过电位为212 mV。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(... 详细信息

通过温度调变,原位电解制备Co-C_i析氧催化剂,70℃条件下所制备催化剂具有微纳米颗粒形貌,其析氧催化性能最佳,析氧速率为29.5μmol/h,电流密度为1 m A/cm^2时析氧过电位为212 mV。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)表征方法对其形貌、结构及组成进行分析,通过电化学方法考察其析氧催化性能和稳定性能。

关键词： Co-Ci 原位电解水析氧催化剂

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析氧型贵金属涂层钛阳极的研究进展

有色金属科学与工程 2021年第1期12卷 1-7页

作者：王冰冰谢刚俞小花田林林琳杨妮昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明冶金研究院昆明650503 共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室昆明650503

贵金属涂层钛阳极是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新型阳极,尤其在以有色金属电解为代表的电化学体系中,展示出巨大的发展潜力。文章综述了国内外析氧环境中贵金属涂层钛阳极的研究和开发方面的重要工作和进展,其中重点阐述了IrO_... 详细信息

贵金属涂层钛阳极是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新型阳极,尤其在以有色金属电解为代表的电化学体系中,展示出巨大的发展潜力。文章综述了国内外析氧环境中贵金属涂层钛阳极的研究和开发方面的重要工作和进展,其中重点阐述了IrO_(2)-Ta_(2)O_(5)涂层不同方法的改性研究。评述了各制备方法的优势和不足。同时,简单介绍了贵金属涂层钛阳极的失效机理,并对贵金属涂层钛阳极的发展进行了展望。

关键词：钛阳极贵金属涂层析氧失效机理

PEM电解水负载型IrO2催化剂析氧性能研究

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PEM电解水负载型IrO2催化剂析氧性能研究

作者：熊宏旭景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

氢气被认为是未来最理想的能源载体,由于其能量密度高、燃烧产物清洁和循环可持续性,氢气的制备与开发一直以来都是能源领域的研究热点。在众多制氢技术中,质子交换膜(PEM)电解水制氢技术具有原料简单易得、产出氢气浓度高及操作简便等... 详细信息

氢气被认为是未来最理想的能源载体,由于其能量密度高、燃烧产物清洁和循环可持续性,氢气的制备与开发一直以来都是能源领域的研究热点。在众多制氢技术中,质子交换膜(PEM)电解水制氢技术具有原料简单易得、产出氢气浓度高及操作简便等一系列优势,相较于产出浓度低以及碳排放严重的化石重整制氢,极大地符合人们对制氢工艺的期望。但PEM电解槽中阳极侧析氧反应(OER)机理复杂,常用的贵金属材料价格高昂,是限制技术发展的重要一环。本文以降低催化剂成本、提高单电池寿命为目的,研究了几种碳化物(WC、Ta C和Si C)负载氧化铱(Ir O)催化剂在酸性条件下的OER性能。并且进一步探讨了不同保温时间和Ir O含量对Ir O-WC析氧活性与寿命的影响,以及复合双贵金属Ru O@Ir O催化剂中微观结构与电化学性能之间的关系。首先,实验考察了碳热还原法制备WC、Ta C与Si C载体的最佳温度。经XRD测试分析,本章选用1400℃下制备的WC、Ta C和商用Si C作为催化剂载体。随后,采用亚当斯熔融法以Ir Cl为原料,将Ir O附着在载体表面制备出Ir O-WC、Ir O-Ta C和Ir O-Si C阳极催化剂。结果表明,碳化物载体本身析氧活性较低,材料的析氧活性几乎来自于表面负载的Ir O。在Ir O煅烧过程中WC、Si C载体表现稳定,除表面会生成少量含氧化学键外无明显物相转变。Ta C在负载过程中会生成大量Na Ta O影响活性面积与催化性能。WC表面Ir O结晶缓慢,Ir O主要以纤维状包裹在WC外部,当反应处于较高电流密度下(>30 m A/cm)析氧活性高于Ir O-Ta C和Ir O-Si C。Ir O-Si C催化性耐久性最强,20 h连续测试后电位仅衰减55 m V。其次,考虑到前文实验中Ir O-WC表面独特的Ir O结构,本章通过调控保温时间(4、5、6 h)和Ir O含量(20、40、60 wt%)对Ir O-WC析氧性能进行改进。制备的各样品中,WC载体物相稳定,形貌未发生明显变化。保温时间主要影响Ir O从纤维状向球型颗粒转变过程,5和6 h保温时间下形成的球型Ir O结构稳定,长时间的保温促进了表面颗粒的细化。高含量Ir O负载可以为材料提供更多活性位点,通过提高反应面积增强材料析氧效率。综合考虑析氧性能、稳定性和材料成本后,认为Ir O含量在40 wt%时,以5 h保温条件下制备的Ir O-WC催化剂拥有最佳应用前景。10 m A/cm电流密度下该样品过电位为259 m V,连续测试24 h后电位偏移35 m V。用其制备的PEM膜电极(阴极催化剂为40 wt%Pt/C)在80℃时单电池电流可达0.77 A@2.2 V。最后,采用水热法和亚当斯熔融法制备了以氧化钌(Ru O)为核心的Ru O@Ir O阳极催化剂。水热法制备的Ru O平均晶粒尺寸小于10 nm,其自身就具有非常优异的析氧性能。在10 m A/cm电流密度下过电位为201 m V,外部适量的Ir O对Ru O起到了良好的保护作用,使Ru O@Ir O催化剂在高电流密度下展现了比Ru O颗粒更加优异的性能。100 m A/cm电流密度下以Ru O:Ir O=8:2制备的Ru O@Ir O-1催化剂过电位为364 m V,20 h后电势仅偏移29 m V。Ir O外层有效缓解了Ru O中晶格氧过渡氧化溶解现象,提高了材料耐久性。

关键词： PEM电解水析氧氧化铱碳化物

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磷化铁的制备及其电催化析氢和析氧性能研究

现代化工 2019年第11期39卷 117-120,126页

作者：高文君王梦娇徐冬孙振新杨阳郭桦国电新能源技术研究院有限公司北京102209 发电系统功能材料北京市重点实验室北京102209

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性... 详细信息

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性条件下的催化活性。另外,在碱性测试环境中,FeP催化剂也表现出很好的析氧催化性能,当电流密度达到10 m A/cm^2时,需要的过电位为380 m V,并且具有较小塔菲尔值,约为73 m V/dec。此外,该催化剂还表现出很好的催化稳定性。

关键词：磷化铁析氢析氧电催化全解水