Ni/PdO/RuO_2复合型活性阴极的制备与表征

采用热分解氧化法,在Ni基体上制备以PdO为中间层、RuO2为活性层的Ni/PdO/RuO2复合型活性阴极,并通过XPS、XRD、能量色散X荧光(EDXRF)、SEM、极化曲线、循环伏安法和交流阻抗谱等表征其组成、结构与电化学性能。结果表明,Pd和Ru分别以PdO和RuO2的形式存在于Ni/PdO/RuO2复合型活性阴极中,其含量分别为1.25wt%和1.71wt%;在363K、11mol·L-1NaOH溶液、3kA·m-2电流密度下,Ni/PdO/RuO2复合型活性阴极的析氢过电位比Ni电极和Ni/RuO2电极分别低371和125mV;循环伏安法循环72h后,该复合型活性阴极双电层电容值减小30.6%,比Ni/RuO2电极表层结构更稳定;Ni/PdO/RuO2复合型活性阴极的表面粗糙度大且无明显的裂纹存在,与纯镍电极相比,该复合型活性阴极比表面积增加了31.12倍。     

复合电沉积制备Ni/NiFe2O4电极及其电催化析氧性能

采用共沉淀法制备尖晶石型NiFe2O4粉体,然后将其加入瓦特镀镍液中,采用复合电沉积制备Ni/NiFe2O4复合电极。通过改变镀液的pH值、阴极电流密度jk等条件,探索最佳工艺条件。运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征粉体以及复合电极的组成和结构。结果表明,在镀液pH值为5.8～6.0、jk为40×10-3～60×10-3A/cm2条件下,所得复合电极中NiFe2O4的质量分数最高可达55.15%。采用循环伏安、稳态极化以及恒电势阶跃,研究了电极在5 mol/L KOH溶液中的电催化析氧性能。与Ni电极对比,Ni/NiFe2O4复合电极的电催化析氧性能更好,比表面积是镍电极的23.02倍,表观活化能降低了62.07 kJ/mol。恒电势长时间电解析氧实验表明,Ni/NiFe2O4复合电极在碱性介质中具有较高的析氧稳定性。     

Ni/NiCo2O4复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能

采用共沉淀法制备尖晶石型复合氧化物 NiCo2O4, 然后将其加入瓦特镀镍液中, 复合电沉积了 Ni/NiCo2O4复合镀层. 通过改变镀液pH值、阴极电流密度jk等条件, 探索复合电沉积的最佳工艺条件. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)表征了复合镀层的表面形貌、颗粒含量和结构. 结果表明: 在镀液pH=6.2和jk=100 mA·cm-2的条件下所得Ni/NiCo2O4复合镀层中, NiCo2O4的含量达到最高(30.6%,w). 在5 mo·lL-1的KOH溶液中, 采用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗法研究了电极的电催化析氧性能. 与镍电极对比, Ni/NiCo2O4复合电极的电催化析氧性能更高, 表观活化自由能降低了53.2 kJ·mol-1, 其析氧反应的表观交换电流密度是镍电极的7倍. 电化学阻抗谱分析表明, Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中析氧反应由电化学步骤和扩散步骤联合控制. 恒电位长时间电解析氧实验表明, 该Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中的析氧具有高的稳定性.     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N2吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安(LSV)曲线、交流阻抗(EIS)谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明:在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

Ni-W-TiO2复合电极在碱性介质中的析氢电催化性能

具有较高的析氢电催化活性的镍基多元合金材料已广为报道。近年来通过复合电沉积技术在电极中掺入RuO2、ZrO2、WC等非溶性固体微粒制备的复合功能电极材料用于析氢方面的研究已有报道,这些复合电极对析氢反应都有明显的催化作用。但是用电沉积的方法在电极中掺入TiO2制备的复合功能材料的研究还未见报道,本文研究了Ni-W-TiO2复合电极的制备、形貌结构以及在碱性介质中的析氢电催化活性和电化学稳定性。     

Ni(OH)2/Ni/g-C3N4复合材料:一种高效的析氢电催化剂

高效析氢催化剂的制备仍是目前亟待解决的重要课题.本研究采用液相浸渍原位还原法制备了Ni(OH)2/Ni/g-C3N4复合催化剂,并与碳纸(CP)组合作为微生物电解电池(MEC)的阴极.采用SEM、TEM、XRD、XPS和电化学分析等技术对所制备的催化剂样品的结构性质和析氢电催化性能进行了分析研究.结果表明,Ni(OH)...     

Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti的制备及其电催化水分解性能

以钛网为基底,采用电沉积法制备了Ni-Fe/Ti析氧电极,然后将得到的Ni-Fe/Ti电极通过固相硫化制备了Ni-Fe-S/Ti析氢电极. 分别考察了电沉积液中Ni ²⁺/Fe ³⁺离子摩尔浓度比和硫脲加入量对Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti结构和电化学性能的影响. 结果表明,随着电沉积液中Ni ²⁺含量的增加,Ni-Fe/Ti电极析氧性能先增强后减弱,Ni9Fe1/Ti电极具有最好的析氧性能;随着硫脲加入量的增加,Ni-Fe-S/Ti电极析氢性能呈现先增强后减弱的趋势,Ni9Fe1S0.25/Ti电极具有最好的析氢性能. 在50 mA·cm ^-2下,Ni9Fe1/Ti电极的析氧过电位为280 mV,Ni9Fe1S0.25/Ti电极的析氢过电位为269 mV,且均具有很好的稳定性. 将Ni9Fe1/Ti与Ni9Fe1S0.25/Ti分别作为阳极和阴极进行电催化全水分解,电流密度达到50 mA·cm ^-2所需电势仅1.69 V,表现出很好的全水解催化性能.     

电沉积Ni/LaNiO3复合电极及其在碱性介质中的析氧性能

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaNiO3,然后将其加入瓦特镀镍液中进行复合电沉积,研究了镀液pH值和阴极电流密度对Ni/LaNiO3复合镀层组成的影响。运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等对复合镀层进行表征,结果表明:最佳电沉积工艺条件是镀液pH=5.8和阴极电流密度jk=90 mA.cm-2,所得的Ni/LaNiO3复合镀层中LaNiO3的质量含量约为60%。用循环伏安、稳态极化、恒电位阶跃、电化学阻抗谱等电化学技术评价了Ni/LaNiO3复合电极的析氧性能。结果表明:在5 mol.L-1的KOH溶液中,Ni/LaNiO3复合电极的起始析氧电位较镍电极负,表观活化自由能比镍电极降低约2/3,比表面积约为镍电极的55倍,析氧电催化性能得到大幅度提高。     

Ni(OH)_2/Ni/g-C_3N_4复合材料:一种高效的析氢电催化剂（英文）

高效析氢催化剂的制备仍是目前亟待解决的重要课题。本研究采用液相浸渍原位还原法制备了Ni(OH)_2/Ni/gC_3N_4复合催化剂,并与碳纸(CP)组合作为微生物电解电池(MEC)的阴极。采用SEM、TEM、XRD、XPS和电化学分析等技术对所制备的催化剂样品的结构性质和析氢电催化性能进行了分析研究。结果表明,Ni(OH)_2/Ni/g-C_3N_4催化剂在100 A/cm~2的电流密度驱动下具有优秀的析氢过电位(1881 mV)、较低的电荷转移电阻(10.86Ω)和较低的塔费尔斜率(44.3 mV/dec),其电化学活性优于纯g-C_3N_4催化剂和CP,甚至可与Pt催化剂媲美。     

Ti/nanoTiO_2-Pt阳极和Ti/nanoTiO_2阴极成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸

使用新颖的纳米结构电极成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸.采用溶胶-凝胶法制备Ti基纳米TiO2(Ti/nanoTiO2)电极,同时采用电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/nanoTiO2-Pt)修饰电极.通过循环伏安研究发现,Ti/nanoTiO2-Pt电极对葡萄糖氧化及Ti/nanoTiO2电极对马来酸还原均具有高催化活性.以Ti/nanoTiO2-Pt电极为阳极、Ti/nanoTiO2电极为阴极,通过正交实验得到成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸的优化条件为:阳极和阴极电流密度分别为1.2A·dm-2和3.0A·dm-2,阳极液为0.4mol·L-1葡萄糖+0.6mol·L-1NaBr,阴极液为0.6mol·L-1马来酸+0.2mol·L-1NaCl,温度50℃.成对电合成的总电流效率达到170%.     

柠檬酸对Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,以柠檬酸(CA)为络合剂采用浸渍法制备了Ni2P负载的TiO2-Al2O3复合载体催化剂,并用X射线衍射(XRD)、N2吸附比表面积测定、H2程序升温氢还原(H2-TPR)、程序升温氧化(TPO)、X射线光电子能谱(XPS)技术对催化剂的结构和性质进行了表征,考察了CA/Ni摩尔比对在Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂上进行的二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明:适量的CA可以丰富催化剂的孔道,提高催化剂的比表面积.当n(CA)/n(Ni)=2:1时,催化剂的比表面积达到126.75m2·g-1,与不加CA时相比,提高了57.05m2·g-1.调节n(CA)/n(Ni)能够改善活性相的分布,改变活性相的种类;引入CA使Ni和P前驱体的还原温度明显降低,促进活性相Ni2P的生成,一定程度上能够抑制催化剂表面炭的形成和沉积,提高其稳定性.n(CA)/n(Ni)=2:1时,催化剂具有最好的加氢脱硫活性,在360°C,3.0MPa,氢油比为500(V/V),液时体积空速为2.0h-1的条件下,二苯并噻吩转化率为99.5%,可将模拟油中硫含量由2%(w)降低到0.01%(w).     

碱性Al-H_2O_2半燃料电池Au/Ni阴极性能研究

以泡沫镍为基体,AuCl3为沉积液,应用快速自沉积法制备了泡沫镍负载的纳米Au/Ni电极.电化学方法测定AuCl3溶液的浓度和沉积时间对Au粒子的尺寸和分布以及以该电极作为Al-H2O2半燃料电池阴极对H2O2性能的影响.实验表明,泡沫镍经2mmol·L-1AuCl3溶液浸渍60s后,其表面完全被粒径小于100nm的Au粒子覆盖;以其为阴极的Al-H2O2半燃料电池,在0.4mol·L-1H2O2溶液中峰值功率达135mW·cm-2.     

BaTiO3-BaAl2O4-Al2O3复合载体的制备、表征及其Ni基催化剂催化CH4/CO2重整反应性能

以十六烷基三甲基溴化胺为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法制备了BaTiO3-BaAl2O4-Al2O3复合载体,采用X射线衍射、红外光谱、N2吸附-脱附、透射电子显微镜和H2程序升温还原等技术对复合载体进行了表征,并以CH4/CO2重整制合成气为探针反应,考察了不同Ni/BaTiO3-BaAl2O4-Al2O3催化剂的性能.结果表明,BaTiO3-BaAl2O4-Al2O3复合载体具有多孔织构特性和较高的比表面积,BaTiO3和BaAl2O4以晶粒状态分布在复合载体的内外表面,晶粒尺寸在20～50nm的范围,复合载体孔径为10～20nm.复合载体上BaTiO3和BaAl2O4的引入,适度削弱了Ni/BaTiO3-BaAl2O4-Al2O3催化剂中Ni物种与γ-Al2O3间的强相互作用,抑止了NiAl2O4尖晶石的生成;当载体中Ba(Ti)含量为17.33%时,其负载的Ni催化剂上CH4/CO2重整制合成气反应的活性和稳定性最高.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺, 在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3. 采用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析. 结果表明, Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构, 只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面; 与未包覆的材料相比, Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量. CV测试表明, 包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

原位生长Pd/Ni(OH)2/NF复合催化剂及其析氢性能

采用水热合成法在泡沫镍上原位构建了低贵金属含量的钯/氢氧化镍纳米复合催化剂（Pd/Ni（OH）₂/NF）。通过扫描电镜,能谱仪,X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析技术表征了催化剂的形貌和微观结构;运用线性扫描伏安法,电化学阻抗谱和计时电流法等手段研究了催化剂的催化析氢性能。实验结果显示复合催化剂具有特殊的微观构型,超薄的Ni（OH）₂薄片生长在泡沫镍表面,纳米尺寸的钯均匀地镶嵌在氢氧化镍薄片中。催化剂表面的氢氧化镍有利于促进水的解离,加快氢中间体的形成;均匀分散的钯极易吸附解离的氢中间体,快速地复合成氢气分子。我们发现复合催化剂能协同加快析氢反应过程,极大地降低析氢过电位,提高了析氢活性。此外,复合催化剂原位生长在泡沫镍上,有效地提高了催化电极的稳定性。     

Ni-Ru-Ir氧化物阴极涂层的析氢活性

应用热分解氧化法制备Ni-Ru-Ir氧化物活性阴极.循环伏安、Tafel曲线及计时电流测试表明,在90℃、30%(bymass)的NaOH溶液中,电流密度0.3A·cm-2条件下,Ru∶Ir质量比为1∶1的Ni-Ru-Ir氧化物电极的析氢过电位比Ni电极低300mV;表面粗糙度是Ni网电极的32倍;交换电流密度是Ni网电极的4倍;其析氢性能显然远优于Ni网电极,有望应用于氯碱工业以期降低能耗.     

正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的低温燃烧合成

以LiNO3、Ni(NO3)2.6H2O、50%Mn(NO3)2溶液、Cr(NO3)3.9H2O和尿素为原料,采用低温燃烧法合成了LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2,研究了回火温度、回火时间、锂过量和掺铬量对正极材料电化学性能的影响。结果表明,采用低温燃烧法合成LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的优化条件为:回火温度850℃、回火时间16h、锂过量15%,适宜掺铬量x=0.02。在优化条件下合成的正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能,以0.1C速率在2.5～4.6V之间充放电,首次放电容量为179.9mAh/g,第50次循环放电容量仍保有171.0mAh/g,容量保持率达到95.1%。     

火焰辅助热解方法制备Ag_2O/TiO_2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag_2O/TiO_2光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征。XRD结果表明TiO_2均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO_2是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag_2O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag_2O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO_2,进一步提高光催化制氢活性。