【摘 要】
：
氧析出反应（OER）是可充放电金属-空气电池和电解水制氢领域的重要反应过程,然而,由于OER受到4电子缓慢动力学限制,会在电极上产生很大的过电位,进而导致较低的能量转换效率和较差的循环稳定性。对于可充放电金属-空气电池和电解水制氢而言,目前共同的研究热点是开发高效、稳定的非贵金属OER电催化剂,其中非晶态过渡金属化合物由于易发生结构重构而产生更多的高活性位点,成为极具潜力的非贵金属基OER催化剂之
论文部分内容阅读
氧析出反应（OER）是可充放电金属-空气电池和电解水制氢领域的重要反应过程,然而,由于OER受到4电子缓慢动力学限制,会在电极上产生很大的过电位,进而导致较低的能量转换效率和较差的循环稳定性。对于可充放电金属-空气电池和电解水制氢而言,目前共同的研究热点是开发高效、稳定的非贵金属OER电催化剂,其中非晶态过渡金属化合物由于易发生结构重构而产生更多的高活性位点,成为极具潜力的非贵金属基OER催化剂之一。但是非晶态过渡金属化合物导电性较差,一般需要通过非原位方法将其负载或者生长在石墨烯、碳纳米管、碳布、泡沫镍等高导电性材料或骨架上,通过提高导电性来提升材料的电催化OER性能,额外的导电基体不仅让材料制备步骤变得复杂,也会增加制备成本;另一方面,由于绝大多数非晶态过渡金属化合物的热稳定性较差,只能在较低温度下稳定存在,而碳基材料又需要在较高温度下进行碳化来提高导电性,因此,如何通过原位方法制备非晶态过渡金属化合物-碳基复合材料仍然具有很大的挑战性。本文主要通过原位碳化方法制备非晶态过渡金属磷酸盐-碳复合材料,通过合成具有不同结构的前驱体,并对其进行表相或体相非晶化、双金属位点调控等手段来进一步提升非晶态材料的电催化OER性能。（1）通过原位共沉淀方法制备镍、铁基植酸盐纳米颗粒,经过600℃退火形成中空的非晶态镍、铁基磷酸盐-碳复合材料(a-Ni5Fe1PO-C600)。本实验着重研究了非晶态结构与晶态结构对材料结构重构和金属价态演变的影响。表征结果显示中空的非晶态结构更容易发生体相重构,并促进双金属位点价态的协同氧化,从而形成具有高活性的镍、铁羟基氧化物-碳复合OER催化剂。电化学测试显示,在1 M KOH溶液中,0.1 mg/cm~2的a-Ni5Fe1PO-C600达到10 m A/cm~2电流密度的过电位仅为268 m V,在1.8 V时可达到318 m A/cm~2电流密度。以a-Ni5Fe1PO-C600+Pt/C为空气电极组装的锌-空气电池具有优异的充放电循环稳定性,在10 m A/cm~2电流密度下,5分钟充电-5分钟放电循环100小时以上。（2）在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）辅助下,通过低温液相回流方法合成了尺寸均匀的植酸镍纳米球,并以此为自牺牲模板,在其表面快速引入三价铁掺杂,经600℃退火处理得到非晶态表面铁掺杂的磷酸镍-碳复合纳米球材料Fe-Ni PO-CNS。主要讨论了三价铁离子浓度和反应时间对材料性能的影响,研究发现将植酸镍纳米球在高浓度的三价铁溶液里进行快速界面反应,有利于进一步提升复合材料的电催化OER性能。表征结果显示此种方法合成的催化剂在高温退火后仍为非晶态结构且能保持均匀的纳米球结构;表面铁掺杂的植酸镍纳米球在OER测试过程容易发生表面重构现象,从而形成高活性的铁镍基羟基氧化物-碳电催化剂。电化学测试显示,在1 M KOH溶液中,0.1 mg/cm~2负载量的Fe-Ni PO-CNS,仅需270 m V的过电位就能达到10 m A/cm~2电流密度。锌-空气电池测试表明以Fe-Ni PO-CNS+Pt/C为空气电极的电池表现出优异的充放电循环稳定性,能够在10 m A/cm~2条件下循环超过120个小时。（3）以Co0.8Ni0.2（OH）2纳米片为模板,利用植酸在乙醇溶液中与Ni2+离子络合力大于OH-,且不和Co2+发生络合的特点,对Co0.8Ni0.2（OH）2纳米片表面进行植酸化处理,以期获得植酸镍包覆的Co0.8Ni0.2-x（OH）y@NixPO二维纳米片结构,再通过三价铁离子掺杂反应得到Co0.8Ni0.2-x（OH）y@NixFezPO二维复合材料,最后通过高温退火得到二维钴、镍尖晶石@表面非晶化镍、铁磷酸盐-碳核壳结构。主要探讨了植酸和铁离子掺杂量、反应时间对Co0.8Ni0.2-x（OH）y@NixFezPO二维复合材料结构、组成和电催化OER性能的影响,以获得结构-性能关系。
其他文献
针对现高模量沥青混合料（High modulus asphalt concrete,HMAC）制备存在的拌和温度高、烟气大、制备流程复杂等问题,选择活化胶粉、PE粉、SBS粉、温拌剂和抗老化剂为原料,研发一种直投式高模量温拌改性剂,采用复合改性炼塑技术,优化改性剂的炼塑工艺;并对比其改性沥青及高模量混合料性能,对自研改性剂的适应性进行评价。结果表明:自研的直投式高模量温拌改性剂能有效提高沥青的高温
随着我国工业现代化的飞速发展,石油等化石能源的消耗与日俱增,为了更安全、更高效的进行石油运输,管道运输方式已经成为当前的最优选择。由于石油的工业属性非常特殊,所以对其运输设备及系统的安全保障性以及运行稳定性要求非常严格。在石油运输的过程中,若其输送管道发生破裂而引起泄漏故障,此时将导致大量的人员伤亡与经济损失。由上述分析可知,对石油输送管道实施必要的泄漏故障诊断具有非常重要的意义。因此,本文针对目
随着人们对于生活品质要求的不断提高,旅居产业开始兴起;城市热岛效应导致在夏秋季节城市区域格外炎热,高山区成了人们旅游首选之地。湖南是山地偏多的省份,高山区域的经济发展一直是个难题,夏秋季发展高山旅居产业为湖南高山区域经济发展提供了新的思路。高山农村是高山区域主要的人类聚居地,农作物生产区以及文化发展区,具备发展旅居产业的基本要求。但从目前的发展来看,湖南的夏秋季高山旅居产业发展比较落后,旅居产业环
目的:苦杏仁是一种常用的中药材,而苦杏仁中起到治疗效果的主要成分为苦杏仁苷,苦杏仁苷具有多种生物功能,具有很好的止咳平喘功效,同时还具有抗炎、抗肿瘤及免疫调节等生物学功能。目前,苦杏仁（氰苷）对AA肉鸡生长性能和肉品质影响等方面的研究较少。本试验通过研究肉鸡日粮中添加不同剂量苦杏仁粉,研究苦杏仁粉中的氰苷对AA肉鸡生长性能、肌肉品质、抗氧化指标及血清生化指标的影响,以探讨苦杏仁作为饲料添加剂在肉鸡
随着锂离子电池的大规模商业化应用,市场对于锂资源的需求也在飞速上涨。然而,地壳中锂资源的稀缺导致了其很难应用于大规模储能系统中。因此,亟需一种资源丰富、电化学性能优异的新电池体系。钾元素由于具有储量大、成本低、与锂性质类似等优点,引起了人们的广泛关注。但石墨材料较小的层间距使其作为钾离子电池负极材料面临容量低、循环性能差的问题。鉴于此,本论文的研究工作致力于设计和开发层间距较大且适合钾离子存储的软
随着高性能计算（High Performance Computing,HPC）的迅速发展,HPC系统的架构越来越复杂,存储系统的层级也在不断增加。在这样的背景下,基于HPC存储系统的监控研究,有助于人们通过监控应用的运行情况来理解系统的行为,并为系统的优化提供参考信息。基于多层级I/O的监控系统MQo S（Monitoring Quality of Service of Applications
丹参酮ⅡA（Tanshinone ⅡA,TA）是中药丹参中提取分离出的脂溶性化合物。现代药理学研究发现,丹参酮ⅡA具有保护心血管、抗肿瘤、抗炎镇痛等作用。但丹参酮ⅡA在水中不易溶解、口服吸收差,限制了其药理作用发挥。口服给药是临床常用的给药方式,具有方便、安全、经济等优点。介孔二氧化硅纳米粒具有载药量高、生物相容性好、表面易修饰等优点,作为药物载体可提高难溶性药物的溶解度。本研究以介孔二氧化硅纳米
本论文利用三种微生物发酵剂（A:芽孢杆菌≥2.00×10~9 cfu/g+乳酸菌≥3×10~9 cfu/g+酿酒酵母菌5×10~9 cfu/g,B:戊糖片球菌6×10~8 cfu/g+酿酒酵母菌≥4×10~9 cfu/g,C:植物乳杆菌1×10~8 cfu/g+枯草芽孢杆菌0.2×10~8 cfu/g+酿酒酵母菌0.2×10~8 cfu/g）以1:1000的比例与新鲜木薯渣混合,发酵不同时间后测定
中国是世界最大的水果产区和消费市场。随着全国各地水果市场的不断发展,水果超市越来越多,水果的品种之多也可谓是令人“眼花缭乱”。人工智能是各行业未来的发展方向,水果的智能化识别应用是水果行业的发展方向,将水果识别应用于水果超市能够节省人力,并且随着无人超市的普及,水果的智能化识别应用会使得无人超市更加完善。因此利用计算机技术来识别水果具有十分重要的应用价值,水果图像自动识别是水果市场智能化发展的一个
近年来,ABX3结构的钙钛矿单晶材料凭借其独特的光电特性,如激子的束缚能和结合能小、介电常数高、电荷载流子扩散速度快、载流子寿命长、复合概率低、吸收光谱的范围宽、吸收系数高等一系列优点,成为光电器件应用领域的重点研究对象,如太阳能电池、X射线探测器和发光二极管等。和全无机钙钛矿相比,有机–无机钙钛矿单晶材料具有吸收光谱范围更宽、禁带宽度Eg更小和稳定性更高等优势,成为了钙钛矿材料中的首要研究目标。