金属碳化物和碳氮化物的合成和碱性溶液中氧还原电化学催化性能研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wisdom76
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氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)催化剂,作为燃料电池的阴极材料,在其电化学能量转换中起着重要的作用。催化材料决定了氧气还原反应的速率,目前商业化的催化剂是负载在碳上的高度分散的铂(Pt)纳米粒子材料。然而,Pt价格昂贵,且在碱性/酸性溶液中易被腐蚀。过渡金属碳化物和碳氮化物具有导电性高(104Ω~(-1)m~(-1))、结构容易调控、化学稳定性好等优点。它们的合成方法简单且环境友好;同时,用于制备相关材料的前驱体在地球上储量丰富。为了降低成本,实现可持续电化学
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垄沟覆膜种植体系可以大幅度提高旱区农业生产力,近二十年来得到广泛应用。本文研究了黄土高原半干旱区垄沟覆膜玉米农田产量、土壤水分及土壤有机碳库7年试验期间的动态变化。  试验于2012-2018年在兰州大学旱地农业生态野外科学观测与研究站进行(36.03°N,104.42°E,海拔2318m),年均降水量320mm,年均温6.7℃。试验设六个处理:①不种作物且不覆膜不施氮肥;②不种作物覆膜且不施氮肥
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近年来,由于化石燃料的不断消耗而引起的环境污染和能源短缺问题日益严重,因此加大对清洁能源的利用尤为重要。太阳能、风能、水能等是可再生的绿色清洁能源,但是它们的间歇性、随机性等特点导致其无法持续供能,所以在使用之前一般将其转化为电能。在这种背景下,电能的储存和转化就成为重要的研究方向。锂离子电池(LIBs)具有高电压、高能量密度、循环寿命长、自放电小等优点,被认为是一种很有潜力的储能装置。另一方面,
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可再生能源市场的发展、能源安全和气候变化问题、个人消费电子产品的普及以及电动交通工具的迅猛发展对能量存储与转换装置有巨大需求。金属空气电池和电化学电容器作为两种能量存储与转换装置得到了广泛关注。金属空气电池阴极上缓慢的氧还原反应(ORR)及有限的使用寿命是制约其大规模实用化的问题之一,因此开展催化剂构效关系研究对新型高性能催化活性材料设计和制备具有重要理论价值。电化学电容器因其能量密度较低限制了它
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以燃料电池、锂离子电池等为代表的电化学物质-能源转换技术具有清洁、高效等优点,若能大规模与利用风能、太阳能等的清洁燃料生产技术配套应用,将有效解决石油短缺的能源问题和城市雾霾污染等环境问题。电催化剂/电解质界面是决定电化学物质-能源转换装置性能的核心。一方面,电催化剂/电解质界面的电子、几何结构是决定界面反应的电化学机理与动力学的重要因素;另一方面,电催化剂一侧的表面结构也很容易在反应过程中发生一
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典型的固态电介质材料由于具有极高的充放电速率和良好的抗疲劳性能,使其成为超高速脉冲功率器件的首选材料。然而,电介质储能器件与电池类和电化学电容器类储能器件相比储能密度相对较低,因此极大限制了其在储能领域的应用。为了实现电介质储能器件更为广泛的应用,提高其储能密度势在必行。其中,反铁电材料作为一种典型的电介质材料,由于在反铁电-铁电(antiferroelectric-ferroelectric,A
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质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有室温快速启动、工作温度低、比功率和比能量高、寿命长等优点,被认为是目前应用前景最广且发展最快的一类燃料电池。金属双极板作为PEMFC的关键部件之一,其在电池内部环境中面临腐蚀或钝化。施加耐蚀、导电涂层是解决上述问题的一种经济、有效的方法。此外,Pt/C催化剂的稳定性不足是PEMFC商业化进程的主要障碍之一。因此,开发新的高质量的(致密、无缺陷)金属双极板表面防
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在环境污染日益严重及能源危机逐渐凸显的当下,寻找新型的、环境友好的传统化石类能源替代品已刻不容缓。作为一种能源转换装置,质子膜燃料电池具有高效、稳定、安全等多种优势从而成为被广为认可的新能源替代方案。在燃料电池中,阴极发生的氧还原反应效率决定了燃料电池单元的整体工作效率。目前主流的商用Pt纳米晶催化剂是将2-5 nm的Pt纳米颗粒负载至衬底制备而来。商用催化剂除本身价格昂贵原料稀少等问题外,其表现
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超级电容器是一种高效的电化学储能系统,可应用于可再生能源的存储和便携移动设备。二氧化锰作为一种应用广泛的超级电容器电极材料,因其成本低、储量丰富、理论容量高(1370 F g~(-1))、电位窗口宽、适用于温和的水性电解质等优点而受到广泛关注。为了满足超级电容器商业化的要求,二氧化锰电极的性能还有待提高,特别是在比电容和循环性能方面。因此,提高二氧化锰的比电容和循环性能是目前二氧化锰电极材料的主要
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