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Ni,Co诱导合成嵌有高分散NiCoP纳米粒子的NCNTs：一种高效的双功能电解水催化剂（英文）

燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：张旭鹏展俊岭王莹刘群张钰王嘉博陈黎化工分离技术吉林省高等学校工程研究中心石油化工学院吉林化工学院吉林省表面与界面化学重点实验室化学学院吉林大学石油化工学院吉林化工学院物质科学与信息技术研究院安徽大学

通过一步磷化碳化直接合成了Ni、Co诱导的高度分散的NiCoP纳米颗粒嵌入氮掺杂碳纳米管(NiCo/NiCoP-NCNTs)。NiCo/NiCoP-NCNTs作为水分解的双功能电催化剂，在0.5 M H2SO4和1 M KOH溶液中分别仅需206 mV的HER过电位和360 mV的OER过电位。... 详细信息

通过一步磷化碳化直接合成了Ni、Co诱导的高度分散的NiCoP纳米颗粒嵌入氮掺杂碳纳米管(NiCo/NiCoP-NCNTs)。NiCo/NiCoP-NCNTs作为水分解的双功能电催化剂，在0.5 M H2SO4和1 M KOH溶液中分别仅需206 mV的HER过电位和360 mV的OER过电位。NiCo/NiCoP-NCNTs在10 mA·cm-2的电流密度下表现出稳定的1.68 V电池电压，在48小时仅有10%的电流密度下降，表现出卓越的稳定性。催化活性的增强归因于NiCoP纳米颗粒的整合以及NCNTs和NiCo合金之间的协同作用。此外，改善的电催化活性与增加的电化学活性表面积和降低的电子传递电阻有关。总体而言，NiCo/NiCoP-NCNTs在高效水电解应用中展现出显著的性能。

关键词：碳纳米管磷化镍钴双功能催化剂电催化分解水

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双金属NiCoP的制备、表征及其性能研究

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人工晶体学报 2015年第11期44卷 3166-3171页

作者：刘淑玲马晨璐仝建波马兰兵韩乐芳陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室西安710021 陕西科技大学化学与化工学院西安710021

采用溶剂热法成功地制备出特定组成和形貌的NiCoP微晶。产物的物相和纯度利用X射线粉末衍射仪进行表征,结果表明,所得到的产物为纯六方相的NiCoP结构,并且结晶度很高;产物的形貌和尺寸利用扫描电子显微镜进行表征,结果显示,该产物是由... 详细信息

采用溶剂热法成功地制备出特定组成和形貌的NiCoP微晶。产物的物相和纯度利用X射线粉末衍射仪进行表征,结果表明,所得到的产物为纯六方相的NiCoP结构,并且结晶度很高;产物的形貌和尺寸利用扫描电子显微镜进行表征,结果显示,该产物是由平均直径为1~2μm的实心球组成。为了得到最佳的制备条件,我们还进行了一系列的溶剂、温度和时间条件实验。此外,我们对产物进行了吸附性能的研究。实验结果表明,所制备的产物NiCoP实心球对一些有机染料表现出了较好的吸附性能,如甲基橙,孔雀石绿。

关键词：磷化镍钴溶剂热吸附性能

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基于磷化镍钴催化剂光、电析氢性能的研究

基于磷化镍钴催化剂光、电析氢性能的研究

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作者：张胜男山东农业大学

学位级别：硕士

随着化石燃料短缺及环境污染问题日益加剧,发展绿色可再生能源已迫在眉睫,氢能因其具有能量密度高且不产生温室气体等特点,在用于替代化石燃料方面得到越来越多的关注。电催化和光催化分解水制氢是目前两种较为绿色环保的制氢方法,但都... 详细信息

随着化石燃料短缺及环境污染问题日益加剧,发展绿色可再生能源已迫在眉睫,氢能因其具有能量密度高且不产生温室气体等特点,在用于替代化石燃料方面得到越来越多的关注。电催化和光催化分解水制氢是目前两种较为绿色环保的制氢方法,但都需要使用贵金属或贵金属氧化物作为催化剂,然而贵金属储量稀少、价格昂贵难以进行大规模使用。因此,需要开发一种高性能的非贵金属催化剂,以实现高效低耗制氢。地球元素含量丰富的过渡金属(Ni、Co等)及其硫属化合物、氮化物和磷化物已被广泛研究用以替代贵金属基催化剂。在这些替代材料中,过渡金属磷化物(TMPs)具有高导电性和高耐腐蚀性,因此具有优异的催化活性。同时,双金属磷化物由于协同作用表现出比单金属磷化物更佳的性能。根据析氢反应的火山理论,本课题选用Ni、Co过渡金属元素,以NiCoP为研究对象探究其在电催化和光催化产氢中的应用。主要研究内容分为以下两个方面:(1)使用碳布(CC)作为自支撑电极的基底,通过水热反应,将镍和钴这两种非贵金属引入碳布中。采用低温磷化法制备了磷化镍钴催化剂。所制备的材料具有类似海胆的微结构,其中心微球的表面具有孔洞,表面为纳米线。基于这种独特的海胆状结构,NiCoP/CC自支撑电极在酸性溶液中表现出良好的析氢性能。在10 m A cm和100 m A cm时,所需过电压分别为178 m V和395 m V vs RHE。采用NiCoP/CC自支撑电极作为阴极,纯CC作为阳极。在恒定电流密度为2 m A cm的条件下,90 min对亚甲基蓝(MB)的降解效率为88%,且在NiCoP/CC自支撑电极上持续产氢,为析氢反应(HER)与有机物降解结合提供了思路。(2)以NiCoP作为非贵金属助催化剂来修饰g-CN纳米片,用于光催化水分解产氢。通过热分解的方法制备了g-CN纳米片,并通过水热反应及低温磷化的方法将NiCoP纳米粒子固定在g-CN纳米片表面。使得g-CN实对光的吸收能力显著提升。实验表明,NiCoP/g-CN复合光催化剂对光的吸收能力显著提升,析氢率达到203.7μmol h g,分别是纯g-CN和g-CN-3%Pt的析氢速率的18.56倍和1.86倍,同时具有优异的稳定性。通过光致发光、瞬态光电流和阻抗测试,NiCoP纳米粒子的加入有效地促进了g-CN光生电子和空穴的分离和迁移,抑制了电子-空穴复合,提高了g-CN的光催化产氢性能。

关键词：磷化镍钴氮化碳电催化光催化析氢

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过渡金属磷化物的制备及其催化电解水性能研究

过渡金属磷化物的制备及其催化电解水性能研究

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作者：王园园郑州大学

学位级别：硕士

化石能源枯竭、环境污染等问题使得人们开始寻找可持续发展的新能源。氢能是一种清洁、高效的新能源,不仅具有高的能量密度,还可以作为能源的载体,被认为是未来潜在的候选新能源。电催化裂解水是目前大规模制取氢气的手段之一,但此过程... 详细信息

化石能源枯竭、环境污染等问题使得人们开始寻找可持续发展的新能源。氢能是一种清洁、高效的新能源,不仅具有高的能量密度,还可以作为能源的载体,被认为是未来潜在的候选新能源。电催化裂解水是目前大规模制取氢气的手段之一,但此过程需要较高的反应势垒,使用催化剂是解决这一问题的有效办法。因此制备高效、价格低廉的电解水催化剂迫在眉睫。在本文中,首先采用水热法和低温磷化法,设计并成功合成了石墨烯复合的具有异质结构的纳米网络催化剂。结果表明彼此交错的纳米网络结构为电化学反应过程提供更多的活性位点,增加材料的比表面积,更有助于气泡的产生和脱附。通过电化学工作站对材料的性能进行了测试,发现NiP@r GO/N i Co P-NF在碱性电解质溶液中表现出了优异的析氢性能,产生10 m A cm电流密度时需要的过电势为48 m V,并且在5000圈的循环稳定性测试和24 h恒电流稳定性测试中都表现出了非常好的稳定性。综合来看,制备的NiP@r GO/N i Co P-NF电极材料具备催化性能优异、阻抗小、稳定性强等优点,有一定的应用价值和发展前景。此外,以泡沫镍(NF)为载体,采用简单可控的刻蚀掺杂策略制备了具有纳米线形貌的磷化钴铁双金属电催化剂,并通过调控铁的掺杂量制备出具有最优催化性能的催化剂。材料的纳米线形态暴露出相对较高的比表面积,从而提供更多的活性位点,并促进电解质和催化剂之间的接触。电化学测试表明,CoFeP/NF具有优良的析氢、析氧性能,对于HER和O ER,产生10 m A cm的电流密度分别需要73 m V和257 m V的过电位。在二电极体系中,以CoFeP/NF为阴极和阳极组装全水解电解槽,仅需1.60 V即可达到10 m A cm的电流密度,为过渡金属磷化物作为双功能电解水催化剂提供了一条有效的合成途径。

关键词：磷化镍钴磷化钴铁掺杂析氢反应双功能催化剂

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碳布自支撑金属磷化物电极材料的制备及电化学性能研究

碳布自支撑金属磷化物电极材料的制备及电化学性能研究

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作者：凌景洲广州大学

学位级别：硕士

超级电容器作为新型的储能器件,其比功率和比能量介于锂离子电池与传统电容器之间,同时具有充放电速度快、使用寿命长、安全性高、工作温度宽等优点,在许多能源储存领域得到广泛应用。电极材料作为超级电容器的关键组成之一,备受科研者... 详细信息

超级电容器作为新型的储能器件,其比功率和比能量介于锂离子电池与传统电容器之间,同时具有充放电速度快、使用寿命长、安全性高、工作温度宽等优点,在许多能源储存领域得到广泛应用。电极材料作为超级电容器的关键组成之一,备受科研者们的关注。对于广泛研究的氧化物,低的本征电导率严重限制了其在大电流充放电的性能表现。因此,寻找高本征电导率的新型电极材料是发展高电化学性能超级电容器的关键。过渡金属磷化物具有类金属合金的特性,在大电流密度下的电化学过程中能进行快速地电子转移,进而表现出优异的倍率性能。尽管过渡金属磷化物具有高的理论容量,但其实际的性能表现较差,主要是因为材料存在体积膨胀效应大和有效利用率低等问题。因此,本文简述了超级电容器各类电极材料的储能机理及其研究进展,提出采用高导电材料与不同合成方法制备的过渡金属磷化物进行复合,研究了所制备电极材料的形貌结构、电子导电性、元素组成、包覆层对电化学性能的影响规律。主要的工作内容如下:一、采用一步水热法在碳布上合成了外层富含金属镍的磷化镍材料,通过稀盐酸刻蚀溶解材料表面的金属镍,得到了不同形貌的磷化镍材料。与Ni-P@Ni HL/CC,Ni-P@Ni HL/CC-0.5h和Ni-P@Ni HL/CC-2h相比,Ni-P@Ni HL/CC-1h电极具有纳米片的外层,能够暴露出更多的活性位点,有利于比容量的提高,同时金属Ni能够提高材料的电子导电性和结构稳定性。电化学结果表明,Ni-P@Ni HL/CC-1h表现出高的比容量(280.8C g),出众的倍率性能(76.2%)和优异的循环性能。基于循环过程中电极发生的活化现象,研究发现,形貌结构良好的Ni-P@Ni HL/CC-1h在循环后形貌变化小,体积膨胀能得到明显的抑制。组装的Ni-P@Ni HL/CC-1h//AC非对称电容器在功率密度为942.8W kg下表现出高的能量密度(27.6 Wh kg)。二、采用溶剂热法在碳布基底上制备出3种形貌的NiCo前驱体(纳米花、海胆状、中空球),电化学结果显示,纳米花和海胆状前驱体具有高的电化学性能,进一步通过简单浸渍法与气相磷化法成功地合成了碳包覆的磷化镍钴材料,并对其进行了结构形貌与元素组成表征。研究发现,海胆状的NiCo材料由大量的1 D纳米针和2 D纳米片构成,其在碳布上生长均匀并形成良好的导电网络,提高了活性物质的有效利用率;磷化后的材料增加了比表面积和孔隙率,在此基础上的碳包覆材料磷化后形貌保持完整,孔径分布更集中,比表面积更大。交流阻抗结果表明,在四种ULAs电极材料中磷化物具有电子导电性高和电荷转移速率快的特性;而NiCoP@C-ULAs中的碳包覆层对导电性的提高有利,同时其表现出快速的离子扩散动力学,这些特性使得NiCoP@C-ULAs电极比NiCoP-ULAs、NiCoP-ULAs和NiCoO@C-ULAs电极在电化学的能源储存与转换领域更具优势。组装的NiCoP@C-ULAs//AC全固态器件的比容量可达168.5 C g,具有优异的倍率性能和长循环寿命,在792.8 W kg时,表现出高的能量密度37.1 W h kg。

关键词：磷化镍磷化镍钴电化学性能超级电容器

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