检索结果-南通市图书馆

非共价功能化碳纳米管/MOFs衍生物及其电催化析氧性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

非共价功能化碳纳米管/MOFs衍生物及其电催化析氧性能研究

作者：宋昕伦辽宁大学

学位级别：硕士

氢气作为一种清洁和可再生能源,对社会发展具有重要意义。电化学分解水是一种高效、有前景的制氢方法,也是当前能源领域关注的热点。该方法涉及阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个主要过程。其中,OER是一个四电子-质子耦合反应,... 详细信息

氢气作为一种清洁和可再生能源,对社会发展具有重要意义。电化学分解水是一种高效、有前景的制氢方法,也是当前能源领域关注的热点。该方法涉及阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个主要过程。其中,OER是一个四电子-质子耦合反应,具有高动力学障碍,是电解水的重要决速步骤。因此,开发高效的催化剂克服复杂的多电子过程带来的动力学迟缓问题至关重要。研究发现,金属有机框架(MOFs)材料衍生物在提高OER性能方面具有巨大的潜力,但对MOFs热退火处理后,配体所衍生的碳石墨化程度低,金属纳米颗粒(NPs)和衍生碳之间的结合作用差,难以在电化学领域表现出最佳性能。将纳米碳材料,如石墨烯或碳纳米管(MWCNTs)引入MOFs衍生物可以有效地提高其电子传输能力、增加有效的质量扩散路径,是提高其OER性能的一个有效途径。然而,碳材料往往需要浓酸氧化处理,导致其本征结构被破坏。在不对其进行化学处理的情况下,将纳米碳材料与MOFs结合到一起仍然是一个挑战。针对此问题,本文通过一种碳纳米材料分散剂——三乙烯四胺功能化苝酰亚胺(HAPBI-3)对MWCNTs进行非共价功能化,在保持其导电基面不被破坏的前提下,在MWCNTs表面原位生长MOFs。进一步在管式炉中煅烧得到其衍生物,探究了不同MWCNTs质量比以及复合材料形貌对OER电催化活性的影响。论文的主要研究内容与结果如下:1、通过HAPBI-3对MWCNTs进行非共价功能化,在其表面原位生长PMo@ZIF-67,煅烧处理后得到高效的OER催化剂(CNT/Co/CoMoC)。首先,以HAPBI-3为分散剂将MWCNTs均匀分散于水中,多氨基侧链在去质子化后作为MOFs成核位点,在MWCNTs表面原位生长ZIF-67。同时利用瓶中造船法将PMo封装在ZIF-67的笼形结构中,形成CNT/PMo@ZIF-67复合结构。与文献中报道的混酸氧化法相比,该方法不会破坏MWCNTs的本征结构。将CNT/PMo@ZIF-67在氮气氛围下煅烧,得到衍生物CNT/Co/CoMoC。在1.0mol LKOH中,MWCNT质量比11.2%的CNT/Co/CoMoC表现出最佳的OER催化性能。在电流密度为10 m A cm时,其过电位仅为308 m V,性能好于其他MWCNT比例的CNT/Co/CoMoC以及通过PVP作表面活性剂辅助合成的同类型复合材料。该OER过程的Tafel斜率为70.9 m V dec,电极具有较高的双电层电容(C=42.3 m F cm)以及较大的电化学活性表面积(ECSA=1057.5 cm)。这种非共价功能化法有利于对材料导电性和OER电催化活性的提升。2、用没食子酸(GA)对HAPBI-3进一步改性,提高MWCNTs在甲醇中的分散性,进而通过原位生长、热处理,得到性能更高的OER催化剂。GA与HAPBI-3的氨基反应后,通过酚羟基可加强与甲醇分子间的氢键作用。同时还可以利用酚羟基与钴的配位作用,在MWCNTs表面原位生长PMo@ZIF-67,形成不同的CNT/PMo@ZIF-67。与上一章相比,用GA-APBI非共价功能化原位生长法合成的ZIF晶体,在粒径上有进一步的增长。这种晶体的扩大有利于更多MWCNTs与ZIF晶体的结合,煅烧后得到的CNT/Co/CoMoC复合纳米电催化材料,也更有利于OER过程的进行。在1.0 mol L KOH中,当电流密度为10 m A cm时,MWCNTs质量比为35%的CNT/Co/CoMoC的过电位仅为285 m V,性能远远优于使用其他分散剂,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)来分散MWCNTs合成的相似催化材料。这种非共价功能化的方法,可以在碳材料的表面构建均匀分布的成核位点,从而在其表面原位生长MOFs,增强复合衍生物的导电性,提高催化活性点的利用率。这种新方法为合成纳米碳掺杂电催化材料提供了一种新的思路,在电化学领域中具有很大的应用潜力。

关键词：碳纳米管纳米碳分散剂金属有机骨架电催化析氧原位生长

氮化碳促进的过渡金属氮化物的制备及电催化析氧性能

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

氮化碳促进的过渡金属氮化物的制备及电催化析氧性能

作者：罗心悦天津大学

学位级别：硕士

作为典型的可再生能源，氢能可以有效缓解环境污染和能源短缺问题。在氢能的各种开发和利用技术中，电催化水分解技术由于其较大的应用潜力而备受关注。然而，阳极上析氧反应(OER)的缓慢反应动力学是水分解过程中需要克服的重要问题。... 详细信息

作为典型的可再生能源，氢能可以有效缓解环境污染和能源短缺问题。在氢能的各种开发和利用技术中，电催化水分解技术由于其较大的应用潜力而备受关注。然而，阳极上析氧反应(OER)的缓慢反应动力学是水分解过程中需要克服的重要问题。近年来，过渡金属氮化物(TMNs)因其独特的金属特性在电催化、金属-空气电池和燃料电池等领域而被广泛研究。本论文旨在通过简便的改进策略，合成高效的TMNs基复合催化剂应用于电催化水分解的析氧反应。论文的主要研究内容和结果如下：　　1.通过简单的水热反应和低温氮化工艺得到了Ni3N和Ni3N/GCNs复合材料。在材料的表征过程中发现了氮化碳激发Ni3N颗粒形成Ni3N-Ni异质结构的现象，其XRD、TEM和XPS结果均证实了NR-Ni3N/GCNs-4.5复合物中该异质结构的存在。根据该现象，对激发条件展开系统的研究，确定了合适的Ni(OH)2相类型，最佳的氮化碳含量以及氮化温度。同时探究Ni3N-Ni异质结构的形成原因，证实了GCNs表面氮缺陷的重要作用。所制备的NR-Ni3N/GCNs-4.5催化剂展现出优异的析氧活性：在1MKOH中具有最低的过电位(290mV)，最低的Tafel斜率(70mVdec-1)和远高于纯Ni3N的优异OER耐久性。上述工作为TMNs基电催化剂Ni3N-Ni异质结的构造提供了一种新的方法。　　2.选择两种不同的前驱体，制备出两种氮化碳，通过低温复合法合成了Ni3FeN/GCNs和Ni3FeN/MCN复合材料。XRD、Raman、TEM和XPS等结果同样证实了复合物中异质结构的存在，并且揭示了在不同氮化碳的调控下，双金属氮化物中异质结构转变的两种截然不同的规律。对所得的复合物进行OER电催化性能表征，优化后的Ni3FeN/GCNs-15和Ni3FeN/GCNs-50复合催化剂的过电位均低于250mV，表现出优异的催化活性和超强的长期稳定性。上述工作提供了一种直接且通用的策略来合成并调控异质结以优化催化剂的电子结构，为电催化水分解应用提供了有价值的材料。　　本论文通过上述两个工作，分别合成了具有优异催化性能的氮化碳改进的单金属氮化物和双金属氮化物复合催化剂，深入研究了TMNs-Ni异质结构的合成和调控现象，为TMNs基复合材料在电催化领域的理论研究提供了新的思路。

关键词：氮化碳过渡金属氮化物金属-空气电池异质结构电催化析氧

LDH基电极材料的微纳结构设计及其电化学储能和电催化析氧性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

LDH基电极材料的微纳结构设计及其电化学储能和电催化析氧性能研究

作者：李艳丽江苏大学

学位级别：硕士

不断增长的能源需求和化石燃料消耗造成严重的环境污染,促使清洁能源和储能设备需求增大。能量转换和存储设备包括基于可再生能源的电催化水分解装置和超级电容器,而电极是决定其性能的关键。众所周知,提高电极性能的有效途径之一是合... 详细信息

不断增长的能源需求和化石燃料消耗造成严重的环境污染,促使清洁能源和储能设备需求增大。能量转换和存储设备包括基于可再生能源的电催化水分解装置和超级电容器,而电极是决定其性能的关键。众所周知,提高电极性能的有效途径之一是合成和设计具有特殊结构的新型复合材料。层状双氢氧化物(LDH)由于具有高的氧化还原性、可调控的组成结构、简单的合成工艺和低廉的成本受到广泛的关注。然而,LDH普遍存在电导率低、易堆叠、稳定性差、传输动力学不足等问题,限制了其在电化学领域的应用。因此,本文在碳布(CC)上原位生长不同形貌的双金属LDH(Ni Co-LDH纳米针、Ni Al-LDH纳米片和半圆瓣状Co Al-LDH),Mn O和铝元素双重修饰的Mn O@Ni Co Al-LDH纳米花复合材料以及三元导电硫化物增强的Ni Co Al-LDH(NCA-LDH)分层混合结构。对其进行电化学测试,分析电化学储能及电催化析氧(OER)性能,为拓宽LDH的应用提供重要参考。主要内容如下:利用简易的水热合成法在碳布上原位生长双金属LDH材料,探究了不同金属元素种类与微观形貌及电化学性能的关系,确定最优的双金属元素组合(Ni和Co)。其中,Ni Co-LDH拥有最大的比表面积(73.451 m g),有利于为电化学储能和电催化提供更多活性位点。在3 M KOH电解液中,Ni Co-LDH@CC在1A g下的电容量为616.0 F g,以扩散控制过程为主导是其电化学性能优异的主要原因。同时,在1 M KOH中,Ni Co-LDH@CC较低的过电位和Tafel斜率证明了其具有较高的OER催化活性。以二价金属离子(Ni和Co)为定量,探究了Al的含量对Ni Co Al-LDH结晶度的影响。当镍、钴和铝的原子比为2:2:2时,结晶度最佳。利用赝电容材料Mn O和三价金属Al元素的双重修饰作用,在碳布上制备不同Al含量的Mn O@NCA-LDH@CC复合材料。改变Al的含量可以调控复合材料的微观形貌,Al的含量过度增加反而会抑制纳米片的生长。Mn O@NCA-LDH@CC-1、Mn O@NCA-LDH@CC-2和Mn O@NCA-LDH@CC-3的比电容分别为1346、1742、702 F g,表明电容并未随着Al含量的增加而继续提升。Mn O@NCA-LDH@CC-2催化剂拥有更低的过电位(η=276 m V)、相对较小的Tafel斜率(139 m V dec)和更大的电化学活性表面(C=100.3 m F),证明了Mn O的引入和Al含量的调控对材料OER催化活性的促进机制。以尿素为p H调节剂,通过三步水热法引入另一种导电组分Ni CoS(NCS)并在碳布上形成具有可控形貌的NCA-LDH@NCS@CC分层混合结构。其中,NCS作为导电骨架,有效地提高了复合材料的电导率且抑制了NCA-LDH纳米片的团聚,使离子传输和电子传导速度更快。NCA-LDH@NCS@CC在1 A g条件下的比电容(1775 F g)明显优于NCA-LDH@CC(269.4 F g),表明其优异的电化学性能。储能过程具有扩散控制和电容控制的双重特性,且主要受扩散控制过程的影响。此外,NCA-LDH@NCS@CC复合催化剂显示了比单体催化剂更优的OER催化活性和更大的电化学活性面积。以NCA-LDH@NCS@CC为正极的柔性超级电容器,拥有750 W kg的功率密度和33.13 W h kg的能量密度。本文针对LDH的低导电和易堆叠,采用导电CC骨架原位生长无粘结剂的不同双金属LDH电极,得到Ni Co-LDH@CC具有最优的微观结构及电化学性能;引入赝电容材料Mn O和非活性金属Al元素来提升赝电容贡献和结构稳定性,研究Al含量变化对Mn O@NCA-LDH@CC复合材料结晶性、电容性和电催化活性的影响;为进一步提升整体导电性,引入另一种导电组分(Ni CoS)并设计具有可控形貌的NCA-LDH@NCS@CC分层纳米复合材料,以增加电化学过程中转移电子的数量。将具有最优电化学性能的电极组装成非对称超级电容器,测试能量密度、功率密度和柔韧性,这对储能器件电极性能的开发具有重要参考价值。

关键词：电催化析氧电化学储能层状双氢氧化物形貌调控非对称超级电容器

高比例（111）晶面优先取向的钴基氧化物纳米结构的设计、合成与电催化析氧性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高比例（111）晶面优先取向的钴基氧化物纳米结构的设计、合成与...

作者：马晓静宁夏大学

学位级别：硕士

金属有机骨架材料是一类具有丰富形貌、化学组成可调的新型多孔晶体先进材料,也是合成其它具有特殊表面和各种独特纳米结构的重要前驱体。本论文合成了一系列具有超薄片层、二维微盘、正十二面体等特殊形貌的钴基金属有机骨架材料（ZIF... 详细信息

金属有机骨架材料是一类具有丰富形貌、化学组成可调的新型多孔晶体先进材料,也是合成其它具有特殊表面和各种独特纳米结构的重要前驱体。本论文合成了一系列具有超薄片层、二维微盘、正十二面体等特殊形貌的钴基金属有机骨架材料（ZIF-67）,通过可控气氛煅烧、金属掺杂等策略,合成了一系列具有（111）晶面取向性、可控表面缺陷及电子结构的钴基氧化物纳米材料,探索了其在电催化分解水析氧（OER）方面的应用,并研究了其结构、化学组成与OER性能之间的关系,实现了 OER性能的显著增强。1、合成了十二面体形貌的ZIF-67,将其在较低氧分压（Ar:O2=9:1）下煅烧得到了高（111）晶面取向性（I（111）/I（311）.20）的中空Co3O4十二面体,其取向性是Co3O4标准样品中（111）晶面取向性（I（111）/I（311）=0.19）的6倍。该材料具有优异的OER性能,电流密度达到10 mA·cm-2时的过电位为328 mV,塔菲尔斜率为60 mV·dec-1。通过在前驱体中引入不同含量的Zn、Mg、Ni等金属离子,得到了一系列不同金属离子掺杂的中空Co3O4十二面体复合材料。其中当Zn的掺杂量为10%时,（111）晶面的取向性最高（I（111）/I（311）=0.68）,是Co3O4标准样品的3.6倍。其OER性能最佳,过电位η10为324 mV,塔菲尔斜率为48 mV·dec-1;当Mg的掺杂量为50%时,其电催化OER性能最佳,η10低至284 mV,塔菲尔斜率为45 mV·dec-1;当Ni的掺杂量为50%时,（111）晶面的取向性最高（I（111）/I（311）=0.93）,是Co3O4标准样品的4.9倍。其η10低至277 mV,塔菲尔斜率为56 mV·dec-1。2、合成了微盘状H-ZIF-67及超薄网状D-ZIF-67,以其为前驱体,通过在煅烧过程中调节气氛比（VArgon/Voxygen=9,4,2）制备了一系列具有（111）晶面取向性的Co3O4纳米材料,煅烧后的样品很好地保留了原始形貌。其中在低氧分压下煅烧形成的D（H）-Co3O4-9-1的氧空位含量最高,分别为27.1%、17.0%,且两者均具有很高的Co2+/Co3+的原子比,分别为2.03、1.56。氧空位含量最高的材料具有最好的OER性能。其中微盘状Co3O4纳米结构材料的过电位η10低至267 mV,Tafel斜率低至51 mV·dec-1,超薄纳米网的过电位η10低至196 mV,Tafel斜率为81 mV·dec-1。3、研究了金属盐与有机配体的摩尔比对ZIF-67形貌的影响,实现了 ZIF-67从三维十二面体向二维超薄纳米片的转变。以其为前驱体煅烧得到的超薄Co3O4纳米片依然具有（111）晶面取向性,其中在较低氧分压下煅烧得到的材料具有最佳的OER性能,其过电位η10低至187 mV,Tafel斜率为67 mV·dec-1。进一步合成了二维超薄Ni-Co复合纳米片,当Ni的掺杂量为40%时,其OER性能最好,η10低至156 mV,Tafel斜率为61 mV·dec-1;其过电位比未掺杂的低31 mV。这些工作表明晶面取向和形貌调控以及不同金属离子掺杂调控电子结构的策略相结合可以优化钴基氧化物纳米结构的电催化OER性能。

关键词：中空十二面体纳米片钴基氧化物晶面调控电催化析氧

一步水热法制备高效析氧3D花球阵列Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

精细化工 2022年第1期39卷 164-170,211页

作者：卫学玲包维维蒋鹏艾桃桃李文虎邹祥宇陕西理工大学材料科学与工程学院陕西汉中723000

以四水合钼酸铵、六水合硝酸钴和硫脲为原料,采用一步水热法在钛网(TM)上原位构筑了不同阵列结构Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极。通过改变原料中钴、钼、硫的物质的量之比来调控Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM电极的结构。采用SEM、XRD和XPS... 详细信息

以四水合钼酸铵、六水合硝酸钴和硫脲为原料,采用一步水热法在钛网(TM)上原位构筑了不同阵列结构Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM催化电极。通过改变原料中钴、钼、硫的物质的量之比来调控Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM电极的结构。采用SEM、XRD和XPS对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM进行物相分析和形貌表征,并在1 mol/L KOH电解液中对Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM的电催化析氧性能进行了研究。结果表明,钴、钼、硫的物质的量之比为10∶14∶600时,制备的Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM为3D花瓣状阵列结构,且在10 m A/cm^(2)电流密度下过电势为271 m V,塔菲尔斜率为88.5 m V/dec,具有良好的析氧稳定性和耐久性,展现了优异的电化学性能。

关键词：一步水热法电催化析氧 Co_(9)S_(8)/MoS_(2)@TM 花瓣状阵列结构有机电化学与工业

Ru掺杂Ni_(3)N催化剂的电催化析氢反应

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

人工晶体学报 2023年第9期52卷 1698-1706页

作者：张艳平高鹏李建保王敏万伟敏陈拥军海南大学材料科学与工程学院南海海洋资源利用国家重点实验室海口570228

开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni_(3)N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣。然而,Ni_(3)N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应... 详细信息

开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni_(3)N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣。然而,Ni_(3)N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应中间体质子的吸附太强,这两个因素导致Ni_(3)N的性能远低于Pt,还有很大的改进空间。本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni_(3)N/Ru。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni_(3)N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征,通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析,并研究Ru掺杂量对Ni_(3)N材料形貌和电催化性能的影响。结果表明,6.30%Ru负载的Ni_(3)N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m^(-2)的电流密度仅需要49 mV过电位,可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm^(-2))。将其应用于两电极全解水体系,仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm^(-2)的电流密度。突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni_(3)N有效提升水解离,并使Ni_(3)N中Ni和N的电子云密度降低,促进吸附氢中间体的形成过程(H++e-=H*),改善析氢反应动力学,进而提升其电催化性能。

关键词： Ni_(3)N Ru掺杂电催化析氢电催化析氧电催化性能全解水

富缺陷镍铁硫化物的制备及其电催化析氧性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

当代化工 2022年第11期51卷 2521-2526页

作者：白皓文雷广平中北大学能源动力工程学院山西太原030051

开发优良的过渡金属化合物催化材料,是降低析氧反应能垒并实现高效电解制氢的关键。基于氢氧化铝双性氢氧化物的特点,通过Na_(2)S溶液水热硫化NiFeAl-LDH的方法制备了一系列富缺陷NiFe硫化物材料,并对其OER性能进行了研究。结果表明:富... 详细信息

开发优良的过渡金属化合物催化材料,是降低析氧反应能垒并实现高效电解制氢的关键。基于氢氧化铝双性氢氧化物的特点,通过Na_(2)S溶液水热硫化NiFeAl-LDH的方法制备了一系列富缺陷NiFe硫化物材料,并对其OER性能进行了研究。结果表明:富缺陷NiFeS材料可有效提升OER催化能力,在10mA·cm^(-2)下过电位仅为253.3mV,Tafel斜率为62.83mV·dec^(-1),优于其同等制备条件下的无缺陷NiFeS催化材料(过电位为273.3mV,Tafel斜率为70.35mV·dec^(-1)),并在24h持续测试中可维持稳定电流密度,说明其具有较好的稳定性。本研究说明了缺陷结构对催化材料性能的提升程度并寻找简便有效的构造方法,为改良析氧催化剂的性能以及实现高效电解制氢提供了新的思路。

关键词：缺陷结构电催化析氧过电位镍铁硫化物

NiFe LDH的合成及电催化析氧性能的研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

NiFe LDH的合成及电催化析氧性能的研究

作者：杨洋重庆大学

学位级别：硕士

在化石能源逐渐枯竭而引起的能源危机背景下,电催化分解水(2HO=2H+O)是获得氢燃料的一种前瞻性方法,具有重要研究意义,其中析氧半反应因涉及四个电子转移步骤而更为严苛,需要高活性、地球含量丰富的催化剂。层状双金属氢氧化物(LDHs)属... 详细信息

在化石能源逐渐枯竭而引起的能源危机背景下,电催化分解水(2HO=2H+O)是获得氢燃料的一种前瞻性方法,具有重要研究意义,其中析氧半反应因涉及四个电子转移步骤而更为严苛,需要高活性、地球含量丰富的催化剂。层状双金属氢氧化物(LDHs)属于离子层状晶体,显示出较好的析氧活性。根据LDHs的结构特点,目前较多研究通过改变导电性、阴离子插层改变其层间距、剥离三种途径改变其催化性能。针对上述的几种调节LDHs电催化性能的手段,本论文的主要研究内容及结论如下:(1)选取近年来OER电催化性能最为优越的Ni Fe LDH作为研究对象,采用水热法和电沉积方法进行合成,改变合成条件,包括前驱体比例以及电沉积的方法,制备出结构及性能稳定的Ni Fe LDH。(2)通过水热法使材料在导电性较好的3D电极材料碳布上生长,以提高材料导电性的方法改善其催化性能;将合成样品作为工作电极,探究电化学阳离子插层便于操作表征、不破坏样品形貌结构的最佳工艺,主要研究电解质溶液种类(无机水系溶液和有机溶液)、电化学插层法(循环充放电、恒流放电等)、电解液中阳离子浓度的影响因素,最终确定三电极1M阳离子无机水溶液中进行LSV负扫的为最佳插层工艺。(3)对阳离子(Li、Na、K)电化学插层得到样品进行SEM、TEM、XRD、XPS的表征,比较其插层前后的形貌结构发现其阳离子插层之后(003)晶面衍射峰发生左移,说明其层间距d增大。对插层得到的样品进行OER电催化性能的测试,10 m A cm的电流密度下,Na和K插层的样品分别仅需要195和167 m V的过电位,比插层处理前的Ni Fe LDH的210 m V过电位,甚至优于之前报道的过渡金属基电催化剂,而Li插层的样品则需要更高的261m V过电位,钾离子插层的样品具有最小的塔菲尔斜率(良好的动力学)、最小的电荷转移电阻R,此外Li、Na、K的插层的Ni Fe LDH中Ni组分的进一步增加表明,表面镍阳离子的e轨道占有率更高,接近于单位1,并且存在更多的电子构型的Ni(te),对OER具有更高的电催化活性。

关键词：电催化析氧 NiFe LDH 电沉积水热合成电化学插层

高效析氧电催化剂Co3O4@NiMn⁃LDH异质结构阵列的制备

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

无机化学学报 2020年第10期36卷 1899-1905页

作者：孙志裕曹帅黄小琴范小明杨则恒张卫新合肥工业大学化学与化工学院先进催化材料与反应工程安徽省重点实验室合肥230009

我们合理设计和制备了一种新型的高性能析氧电催化剂——泡沫镍负载Co3O4@NiMn-LDH(层状双金属氢氧化物)三维异质结构阵列(Co3O4@NiMn-LDH/NF)。这种基于泡沫镍基底的三维异质结构催化剂经简单的两步水热反应即可制得。对比Co3O4、NiMn-... 详细信息

我们合理设计和制备了一种新型的高性能析氧电催化剂——泡沫镍负载Co3O4@NiMn-LDH(层状双金属氢氧化物)三维异质结构阵列(Co3O4@NiMn-LDH/NF)。这种基于泡沫镍基底的三维异质结构催化剂经简单的两步水热反应即可制得。对比Co3O4、NiMn-LDH及传统RuO2催化剂,所制备的Co3O4@NiMn-LDH/NF催化剂展示出更优异的电催化析氧性能。在1 mol·L^-1 KOH溶液中,电流密度为50 mA·cm^-2时的过电势仅为282 mV,塔菲尔斜率为64 mV·dec^-1。通过有效的界面工程设计,使异质结构陈列Co3O4@NiMn-LDH发挥出Co3O4和NiMn-LDH各自优异的电催化性能。其中,基于泡沫镍基底生长的活性组分Co3O4纳米线阵列作为中间核支撑结构,保持了良好的空隙率,不仅有利于暴露更多的活性位点,而且有利于电解液的扩散和气体产物的释放;而依附于Co3O4纳米线阵列上的NiMn-LDH异质结构纳米片层则富有更多的亲水性基团,使得活性位点更易与水结合,从而促进氧析出反应的进行。

关键词：电催化析氧 Co3O4@NiMn-LDH 水热法异质结构