NiCo-MOF-74的制备及其电催化氧气析出性能

采用简单的一步水热法制备了不同Ni、Co物质的量比的双金属NiCo-MOF-74催化剂,利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和N₂吸/脱附法（BET）对催化剂进行了结构表征,并且在1 mol/L KOH电解液中通过线性伏安法评价了催化剂的氧气析出反应（OER）催化性能。结果表明：所制备的催化剂中含有C、O、Co、Ni 4种元素,并且具有棒状多面体结构和较高的结晶度;当Ni含量较低时,催化剂具有较好的OER催化活性;当Ni的摩尔分数超过10%时,催化剂的OER催化性能随着Ni含量的增加而下降。通过调节原料中Ni、Co的物质的量比,制得的Ni0.5Co9.5-MOF-74样品具有最好的OER催化性能,其在电流密度为10 mA/cm²时的过电压仅为352 mV,在相同测试条件下稳定性优于RuO₂。     

CoCu析氧纳米合金制备及性能调控机理

采用电化学沉积法制备了一种多边形结构的Co Cu二元合金纳米颗粒,研究了其析氧性能及调控机理.SEM和XRD表征结果表明,该材料在电沉积过程中合金化程度较高且Co和Cu之间的合金化作用明显.组分调控结果表明,Co含量与析氧活性的作用呈非线性规律,70%的Co含量为最佳配比.在0.1 mol/L KOH溶液中,Co₇Cu₃二元合金纳米催化剂具有极高的析氧活性,其析氧过电位为379.5 mV,Tafel斜率为278 mV/dec,活性电流密度高达55.6 A/g.同时,在0.8 V_SCE的恒定电位下,该催化剂稳定持续工作40000 s后,其活性衰减率为10%,表明该催化剂具有较好的电化学稳定性.     

ZIF-derived Co–N–C ORR catalyst with high performance in proton exchange membrane fuel cells

Metal and nitrogen-doped carbon (M-N-C) materials have been considered as the most promising non-precious metal oxygen reduction (ORR) catalysts to replace expensive Pt catalysts. Due to high Fenton catalytic activity of Fe element and the resulting instability, Co-based N–C (Co–N–C) catalysts without Fenton catalytic activity should be a worthier ORR catalyst being explored. Although the high ORR activity of Co–N–C catalyst has been demonstrated in aqueous half-cell tests, their performance under PEMFC working condition is still far away from that of state-of-the-art Fe–N–C catalysts. In this study, a high-performance Co–N–C catalyst was synthesized by one-step pyrolyzing Co-doped ZIF-8 (zeolitic imidazolate framework-8) particles in-situ grown on the high-surface-area KJ600 carbon black with high electronic conductivity. The resulting Co–N–C catalyst exhibited high intrinsic ORR activity, fast mass transfer rate and high electronic conductivity, and thus yielded a remarkable peak power density of 0.92 W cm^-2 in H₂–O₂ PEMFC, which is comparable to state-of-the-art Fe–N–C catalyst. This strategy is helpful to synthesize highly active M-N-C ORR catalysts with improved mass transfer and electric conductivity.     

金属联吡啶/邻菲咯啉功能MOFs材料的合成与催化应用

联吡啶/邻菲咯啉（bpy/phen）类配体被广泛应用于金属配位的均相有机催化反应.将金属修饰的联吡啶/邻菲咯啉（M（bpy）/M（phen））活性中心固定在多孔载体中，可以有效提升催化效果，即拥有了均相催化剂的活性，也兼顾了主体材料的非均质性.文章综述了M（bpy）/M（phen）功能化金属有机框架（MOFs）的最新研究进展，并对以金属锆（Zr）为结点的具有三维拓扑结构的UiO-67型MOFs材料（MOF UiO-67）展开分析.文章详细介绍了这些多孔材料的合成方法，以及它们在热力学催化、光催化和电催化方面的催化性能.     

铜取代的多金属氧酸盐电催化水氧化性能研究

合成并表征了一个铜取代的多金属氧酸盐:[Cu5(OH)4(H2O)2(A-a-SiW9 O33)2]10-(化合物1),并首次将其用于电催化水氧化体系中进行催化产氧.化合物1不仅在pH值为4.2的酸性环境下具有产氧活性,而且展现出优异的稳定性.同时利用循环伏安、恒电压电解、扫描电镜、能量色散X射线谱等考察了化合物1在电...     

NiO-FeS纳米复合材料的电沉积与电催化水分解性能

采用电沉积法在镍网(NF)基底上原位合成了氧化镍/硫化铁(NiO-FeS@NF)纳米复合材料,用于提高电解水效率。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等分析NiO-FeS的表面形貌和化学组分。结果表明:NiO-FeS呈明显的二维片状结构,主要由FeS和NiO组成,两者形成了有效的异质结。直接采用NiO-FeS@NF工作电极进行电催化析氧反应(OER),可提升电催化析氧性能。二维片状结构能够提供较大的比表面积和较多的活性位点,NiO-FeS界面处的电子转移速度加快。该研究可为高效纳米催化剂的制备提供一条便利且廉价的途径。     

液化石油气脱硫醇过程中磺化酞菁钴催化剂稳定性研究

利用紫外-可见光谱方法对磺化酞菁钴催化剂在液化石油气脱硫醇工艺中的稳定性进行了研究。结果表明，由于氧与磺化酞菁钴形成活性很低的双核二氧聚合物，催化剂在碱液中不稳定，尤其在氧存在下易失活。通过添加甲醇和N，N-二甲基甲酰胺等极性物质，与催化剂的中心金属钴离子形成轴向配位，可以有效地降低催化剂中二聚体的产生。     

Co4S3纳米片的制备以及Fe3+掺杂对其电催化析氧性能的影响

采用溶剂热和超声剥离相结合的方法制备了超薄Co₄S₃纳米片,通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射分析（XRD）、拉曼光谱（Raman）等手段对其进行了结构和形貌的表征,并研究了其电催化产氧性能。结果表明,Co₄S₃纳米片在电流密度为10 mA/cm²下的过电势为377 mV,塔菲尔（Tafel）斜率为64.47 mV/dec;溶剂热过程中反应温度和溶剂比对产物的析氧反应（OER）催化活性影响不大,但是Fe³⁺的掺杂可以显著降低Co₄S₃纳米片的析氧过电势和Tafel斜率,提高材料的电催化稳定性。最后通过X-射线光电子能谱（XPS）分析了Fe³⁺的掺杂对Co₄S₃纳米片OER性能影响的机理。     

CO2对非负载型镍催化剂甲烷裂解性能的影响研究

采用沉淀法分别以乙醇洗涤和以乙醇洗涤后再以水洗涤氢氧化镍,焙烧制备了不同形貌非负载型镍催化剂,对催化剂进行了X射线衍射(XRD)表征,分析了催化剂暴露的晶面,考察了CO₂对该催化剂CH₄裂解性能的影响。结果表明：反应气氛中引入~8% (vol)的CO₂可显著提高Ni-et的甲烷裂解性能,同时也可小幅提高Ni-etwt的甲烷裂解性能,适量CO₂的存在可阻止活性较低的非负载型镍的活性位在反应过程中被产物碳包裹,从而有效提高其活性;活性较高的Ni-etwt催化剂不易因被产物碳包裹而失活,使CO₂对其裂解活性影响较小;当CO₂含量较高(~50%)时,CO₂的存在会使更多反应掉的CH₄不能全部转化为碳纳米材料和氢气,降低甲烷裂解的选择性,因此,过高含量的CO₂不利于催化剂催化甲烷裂解制氢和碳纳米材料。     

Cu2O-templated fabrication of Ni(OH)2·0.75H2O hollow tubes for electrocatalytic oxygen evolution reaction

Cu₂O is an ideal template material for the preparation of transition metal hydroxide/oxyhydroxides with oxygen evolution reaction (OER) enhanced catalytic performance. Here, inspired by Pearson's principle, Cu₂O wires were prepared and used as a sacrificial template to prepare Ni(OH)₂·0.75H₂O hollow tubes (Ni(OH)₂ HTs) with highly improved surface roughness. Benefiting from unique structural advantages, the Ni(OH)₂ HTs showed excellent catalytic activity, rapid kinetics and a long-term stability as the OER catalyst, where an overpotential of only 207 ?mV was required to drive a current density of 10 ?mA ?cm^?2, an ideal kinetics with a Tafel slope as 79.8 ?mV dec^?1 was calculated, and no obvious attenuation in chronoamperometry was discovered after operation for 24 ?h. This paper provides a novel template-assisted strategy to prepare high-performance transition metal-based OER catalysts possessing hollow and tubular structures.     

电解海水阴极析氢非贵金属电催化剂研究进展

氢能具有高能量密度、绿色可持续的优点,是人类社会的理想能源。电解海水制氢是未来氢能产业的战略方向,其中阴极析氢催化剂的活性和稳定性对电解海水制氢的发展至关重要。贵金属铂虽具备优异的析氢催化性能,但价格昂贵、资源有限,限制了其大规模应用。因此,对非贵金属催化剂的研究备受关注。从析氢反应原理入手,介绍了过电位、塔菲尔斜率、法拉第效率、比活性和质量活性等评价催化性能的几个重要参数,综述分析了多种非贵金属催化剂作为电解海水制氢阴极催化剂的研究现状,指出了目前电解海水制氢面临的问题,认为未来非贵金属催化剂规模化电解海水阴极析氢研究应从以下几方面开展：1）设计高活性和稳定性的非贵金属催化剂;2）优化非贵金属催化剂的制备工艺;3）利用先进测试表征手段辅助构建反应模型;4）深化理论计算机理方面的研究。     

Unveiling the role of Zn dopants in NiFe phosphide nanosheet for oxygen evolution reaction

Transition metal phosphides have been recognized as promising electrocatalysts for oxygen evolution reaction(OER) due to their low cost and high activity. However, the insufficient exposed active region limited the OER performance. Recently, the introduction of sacrificial dopants has been considered an effective strategy to enlarge the surface area. Herein, the Zn dopants are introduced in NiFe phosphide(NiFeZnP) nanosheet, which work as the sacrificial dopants to generate more exposed active N...     

La_(1-x)Sr_xCo_(1-x)B_xO_3(B=Fe,Ni,Cr)催化CO氧化活性及其表面氧研究

研究了 L a1-x Srx Co1-x Bx O3 (B=Fe,Ni,Cr)复合氧化物催化剂催化 CO氧化活性 ,并通过氧的程序升温热脱附 (TPD)研究了该类催化剂的表面氧 ,结合活性与表面氧随 x的变化规律讨论了表面活性氧种     

金属有机框架衍生单原子纳米酶的合成、表征与生物应用研究进展

单原子催化剂（SACs）具有高原子利用效率以及高催化活性，在各种催化体系中均表现出优异的性能.其原子级别的活性位点与天然的金属蛋白酶类似，因此单原子纳米酶（SAzymes）的概念也应运而生.而金属有机框架（MOF）由于其具有高孔隙率的特点，可以作为合成SAzymes的前驱体.该文总结了使用MOF前体/模板构建SACs的合成策略，以及SAzymes的生物应用，提出了基于MOF衍生的SAzymes的发展挑战和前景.     

燃料电池-燃气轮机混合动力系统的燃烧与系统性能分析

对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机（Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine, MCFC/MGT）混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner, CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.     

A novel bimetallic RuFe nanocluster to enable highly efficient oxygen reduction in zinc-air batteries

Zinc-air batteries (ZABs) have the advantages of high energy density and safety but their large-scale application is hindered by sluggish kinetics of four-electron aqueous O₂ redox reactions. Widely used Ruthenium (Ru)-based catalysts possess intrinsic oxygen evolution catalytic activity but suffer from insufficient oxygen reduction reaction (ORR) performance. Herein, to optimize the ORR activity of Ru-based catalyst, an iron (Fe)-coordinated, bimetallic RuFe cluster is constructed and homogeneously dispersed within nitrogen (N)-doped carbon layers (denoted as RuFe@NC). Benefitting from the optimized ORR activity and more active site exposure, the RuFe@NC exhibits superior ORR activity with a half wave potential (E_1/2) of 0.88 ?V higher than that of Pt/C (0.82 ?V). Accordingly, the RuFe@NC-based ZAB outperforms the Pt/C ?+ ?IrO₂-based device, presenting a reduced polarization of 0.7 ?V and an enhanced cycling lifetime of 50 ?h at 10 ?mA ?cm^?2. Moreover, the optimized structural design ultralow Ru loading (0.013 mg_Ru cm^?2) overcomes the cost barriers and demonstrates its high practicality. This bimetallic RuFe nanocluster opens a new way for future design of more efficient and stable catalytic systems.     

萤石结构铜-铈-氧催化剂组成与催化活性

按不同的Cu,Ce配比制备了5种Cu-Ce-O催化剂,与纯CuO和CeO2相比,其CO催化氧化活性均较高,XRD测试显示,活性最高的（CuO)0.15-(CeO2)0.85催化剂上看不见CuO的特征峰,只显示CeO2的萤石结构特征,说明高活性是由于CuO高度分散在CeO2上所产生的协同效应所致,对反应的动力学处理结果表明,其组成与活性的变化符合Constable标绘的规律,表明它们是同一系列性质相似的催化剂,还对这些催化剂进行了H2－TPR,O2－TPD和CO－TPD的表征以考察它们的氧和一氧化碳吸附量,氧物种易还原程度与活性的关系。     

氮掺杂石墨烯凝胶的制备及其氧还原催化性能

以氧化石墨烯为原料,采用水热法合成出具有三维网络结构的氧化石墨烯凝胶,并与氨气在高温下反应制得具有三维多孔结构的氮掺杂石墨烯凝胶(N-G-F)。通过SEM、TEM、BET、XPS等分析手段对N-G-F的形貌结构及组成进行了系统表征,使用旋转圆盘电极测试了其对氧还原反应的催化活性。结果表明,N-G-F的氧还原反应具有高起始电位(-0.1 V)、四电子转移的反应特征和高的动力学电流密度(9.1 m A/cm2),高于商业化Pt-C的电催化性能。     

Bimetal nickel–cobalt phosphide directly grown on commercial graphite substrate by the one-step electrodeposition as efficient electrocatalytic electrode

It is challenging to find a method to obtain a catalyst with low cost and efficient multifunctional performances. Herein, in order to obtain the electrode with high-performance water splitting and non-enzymatic glucose detection, the commercial graphite sheet (GS) with excellent durability and electroconductivity was used as substrate material, and the non-noble ternary component Ni–Co–P catalyst with hierarchical architecture was fabricated on GS via a co-electrodeposition. The catalyst only required low overpotentials of 44.6, 76.5 and 49 mV to drive the current density of 10 mA cm⁻² alongside with the smaller Tafel slopes of 39.2, 44.8 and 112 mV dec⁻¹ for hydrogen evolution reaction (HER) in 1.0 M KOH, 0.5 M H₂SO₄ and 1.0 M PBS solution, respectively. For oxygen evolution reaction (OER), the catalyst demonstrated a low overpotential of 304 mV to achieve the current density of 20 mA cm⁻² with excellent Tafel slope of 89.8 mV dec⁻¹ in alkaline solution. Furthermore, the Ni–Co–P/GS electrode serving as non-enzymatic glucose sensor exhibited the superior electrocatalytic activity with an ultrahigh sensitivity of 7400 μA mM⁻¹ cm⁻², low detection limit of 0.425 μM (S/N = 3), and wide linear range (1–1200 μM).     

铁基多元催化剂组分对V型火焰法生长碳纳米管的影响

为了实现火焰法批量制备碳纳米管,采用自行研发的V型火焰燃烧器,深入研究催化剂组分对碳纳米管的影响,并开发新型催化剂。利用扫描电镜、能谱仪和拉曼光谱仪分析不同催化剂所得产物的形态、质量和结晶度;通过分析程序升温还原曲线和X射线光电子能谱,研究不同催化剂活性组分及助催化组分对催化剂性质的影响。结果表明:通过选择活性组分和配合组分,能够控制碳纳米管的形态和质量,开发了能够生长高密度簇状碳纳米管的三元催化剂;本实验条件下,铁作为活性组分要优于镍,少量的镍以游离态NiO存在,激活催化剂催化活性;铬不适合作为活性组分,在催化剂中起到分散剂的作用,使活性组分分散,促进簇状碳纳米管的形成;Fe~(2+)/Fe~(3+)的比例影响催化剂催化活性,Fe~(2+)/Fe~(3+)比例减小能够提高催化剂的还原性及催化活性。可见,通过深入研究不同组分的作用,进而研制新型催化剂,能够改善V型火焰法生长碳纳米管的形态及产量,为批量生产特定形态的碳纳米管提供低成本、简单易操作的有效方法。