LaMnCoNixO3中Ni掺杂对氧还原/氧析出反应活性的影响

采用溶剂热法制备LaMnCoNixO3(x=0.1、0.2和0.3)球体钙钛矿氧化物催化剂,该球体催化剂由厚度约为50 nm的纳米片构成,直径大约为1μm.通过高倍扫描电镜、高倍透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行物理表征,并采用三电极体系对催化剂进行电化学表征.研究结果表明Ni的掺入可以显著提升LaMnCoNixO3催化剂的氧还原(ORR)活性和氧析出(OER)活性.当Ni的掺入为0.2时,其ORR和OER活性均最优:ORR半波电位为0.716 V(Hg/HgO,RHE);在电流密度为10 mA/cm2时,OER过电位为410 mV(@1.23 V vs.RHE).上述结果表明,合理的Ni掺入可以有效地提高催化剂的ORR/OER活性.     

燃料电池碳基非贵金属催化剂设计与制备

燃料电池凭借安全环保和高能量转换效率而备受关注,其关键材料催化剂却十分依赖贵金属铂(Pt),铂元素的成本和储量问题严重限制其大规模应用,开发可替代铂基的非贵金属催化剂十分重要.本文设计了FeCoMn修饰的N掺杂碳非贵金属催化剂,以氧化石墨烯为基底,掺入N并以FeCoMn过渡金属元素修饰,成功制备出具有三维骨架的高活性和稳定性的碳基非贵金属催化剂,研究了其对氧气还原反应(ORR)的催化活性.研究结果表明,随着Mn元素含量的增加,N掺杂量会增加,从而增强其ORR催化活性;但是Mn含量过高会导致金属纳米粒子的增大,从而降低其比表面积,使得催化活性下降.其中,以FeCoMn=1 ∶1∶2制备的FeCoMn修饰N掺杂碳催化剂具有最高的催化活性,其ORR起始电位为0.9 V、半波电位为0.85 V,同时比未添加Mn的样品具有更大的极限电流密度.     

金属掺杂复合催化剂对氧还原反应的电活性

将三聚氰胺与甲醛的聚合树脂产物与一定量的碳粉混合,在N2气氛中高温炭化后制得催化剂载体。将该催化剂载体与聚苯胺混合后,再分别加入Co(NO3)2·6 H2O、Fe Cl3·6 H2O或乙二胺,混合物在N2气氛下通过高温热处理制得氧阴极还原催化剂Fe/Co/N/M。采用扫描电镜、X射线衍射仪对催化剂进行了表征。利用循环伏安及旋转圆盘电极等电化学方法对催化剂的氧还原(ORR)性能进行了测试。结果表明,采用分步加入金属Fe和Co的方式得到的催化剂Fe/Co/N/M在碱性溶液中具有较好的ORR电催化活性,ORR电流密度(2 000 r/min)为8.4 m A/mg@-0.8 V(vs.SCE),ORR起始电位为-0.12 V(vs.SCE)。     

氧电极催化材料的研究现状

主要综述了近几年燃料电池、金属-空气电池中氧还原反应(ORR)催化剂的发展状况,包括发展成熟的贵金属及合金;过渡金属复合氧化物、简单氧化物;过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这些催化剂上的电化学还原机理,催化剂结构对ORR的影响。在贵金属及合金催化剂中,较详细地介绍了Pt-M合金催化剂中各种过渡金属M提高合金催化性能的理论机理,如“锚定效应”等;在过渡金属复合氧化物催化剂中,探讨了掺杂离子的变价作用增加氧气的活性吸附位、提高ORR速率的机理。     

阴离子膜燃料电池阴极非贵金属催化剂研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,阴离子交换膜燃料电池不仅能显著提高阴极氧还原反应(ORR)动力学,而且可采用非贵金属催化剂大幅降低成本和减少极板腐蚀,成为新能源领域中的研究热点。对阴离子膜燃料电池中阴极非贵金属氧还原催化剂的研究进展进行了详细评述,在此基础上提出杂原子掺杂的多孔纳米碳材料和以其为载体担载合金化的非贵金属是阴离子交换膜燃料电池阴极催化剂今后的发展方向。     

NiCo_2O_4/RGO催化剂的制备及用于锌-空气电池

通过水热反应制备镍钴氧化物/还原氧化石墨烯(NiCo_2O_4/RGO)电催化材料。采用XRD、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等测试对制备的催化剂的形貌、成分和结构进行分析,该催化剂呈现出花状纳米针结构;采用旋转圆盘电极,线性扫描伏安(LSV)曲线对催化剂的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)电催化活性进行研究。催化材料在6 mol/L KOH电解液中,具有0.81 V的半波电势、6.73 mA/cm~2的极限扩散电流密度和67 mV/dec的Tafel斜率。应用于可充锌-空气电池中,NiCo_2O_4/RGO的功率密度为230 mW/cm~2,且具有良好的充放电循环稳定性。     

纳米晶型CoFe_2O_4微波制备及对氧还原催化性能

使用固相加热法和微波烧结法制备了尖晶石型催化材料CoFe2O4,微波加热合成的CoFe2O4为纳米晶型,结晶良好,产物纯度较高,粒径80~100 nm,以CoFe2O4为催化剂制备的空气电极在碱性条件下,-0.2 V(vs.Hg/HgO)电位,室温且空气气氛中ORR电流密度达153.2 mA/cm2,表现出优越的催化性能。     

锌空气电池钴铁基电催化剂的制备方法

氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(OER)的缓慢的动力学,是影响锌空气电池发展的制约因素,高效稳定的电催化剂是使OER和ORR快速发生的重要途径。综述了应用于锌空气电池阴极部分的CoFe基电催化剂的制备方法和催化性能方面的进展。     

铂基催化剂氧还原测试技术的研究进展

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域,近年来各种新颖的铂基催化剂不断涌现。为了解决不同实验室使用旋转圆盘电极(RDE)对同一催化剂氧还原性能(ORR)的测试结果存在巨大差异的问题,需要对旋转圆盘电极技术进行改进和深入研究。综述了氢燃料电池领域里旋转圆盘电极测定铂基催化剂氧还原性能的研究进展,包括其薄膜制备工艺改进和电化学测试方法及条件调控。     

金属-空气电池中空气电极的研究进展

介绍了清洁高效的金属空气电池的基本原理、结构以及特点.空气电极由防水透气层、活性催化层以及集流体组成,分别解释了它们的基本功能与原理.综述了近些年来空气电极的研究进展,并对不同的空气电极制备工艺及其性能进行了详细讨论.介绍了不同种类氧还原反应(ORR)催化剂的催化性能,展望了今后空气电极及其催化剂的发展方向.