电催化二氧化碳(CO_(2))还原被认为是将CO_(2)转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO_(2)还原研究,但是,镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本...电催化二氧化碳(CO_(2))还原被认为是将CO_(2)转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO_(2)还原研究,但是,镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中,通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架(MOF)、尿素和炭黑混合物,获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(NiNPs-NC)。有趣的是,NiNPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO_(2)电还原性能。在H型电解池和-0.67–-1.07 V vs.RHE(可逆氢电极)电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的法拉第效率大于90%,其中,在-0.87 V vs.RHE时,CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和-0.50–-0.70 V vs.RHE电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示,NiNPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO_(2)电还原催化剂的方法。展开更多
以水合肼为还原剂,在水和乙醇的混合溶液中制备多壁碳纳米管(MWCNT)负载的纳米镍(Ni/MWCNT)和纳米镍钴(Ni-Co/MWCNT)颗粒,然后将它们分别与氯化钯溶液反应,形成的钯纳米颗粒原位沉积在MWCNT表面,从而得到MWCNT负载的PdNi/MWCNT和Pd-Ni-C...以水合肼为还原剂,在水和乙醇的混合溶液中制备多壁碳纳米管(MWCNT)负载的纳米镍(Ni/MWCNT)和纳米镍钴(Ni-Co/MWCNT)颗粒,然后将它们分别与氯化钯溶液反应,形成的钯纳米颗粒原位沉积在MWCNT表面,从而得到MWCNT负载的PdNi/MWCNT和Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂。SEM和TEM图像显示,MWCNT上的催化剂颗粒是由5~10 nm的小颗粒团聚而成的30~100 nm的大颗粒,三金属催化剂的粒径比双金属的粒径小,在MWCNT上的分散度更高。ICP和EDS分析显示,Pd直接还原并包覆在纳米镍和纳米镍钴表面;采用循环伏安和计时电流技术,研究了催化剂在碱性溶液中对乙醇氧化的电催化活性,结果表明,Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂对乙醇氧化具有强的电催化活性,乙醇氧化对应的峰电流密度达101.8 m A·cm^(-2),并且催化剂催化活性稳定。展开更多
随着人类社会的高速发展,在保证环境不被破坏的情况下维持众多机械和电气设备的正常运转急需清洁的能源方式。氢被认为是在未来最有前景的清洁能源之一。近期,电化学水分解已被认为是获取氢能的最有效的方法之一,它的燃料产物只是无污...随着人类社会的高速发展,在保证环境不被破坏的情况下维持众多机械和电气设备的正常运转急需清洁的能源方式。氢被认为是在未来最有前景的清洁能源之一。近期,电化学水分解已被认为是获取氢能的最有效的方法之一,它的燃料产物只是无污染的水;然而,迟缓的析氧反应严重制约了水分解效率,导致驱动水分解的电压相对较高。探求热力学有利的阳极反应以取代缓慢的氧析出和开发高活性双功能型电催化剂用于这种阳极反应和析氢对于实现可应用于工业的节能型产氢至关重要。当前,普遍认为用其他有用的且利于热力学的反应取代析氧反应可以减小分解电压从而实现节能产氢。本文报道了一种用于甲醇氧化和析氢的双功能型嵌入镍纳米粒子的碳棱柱状微米棒电催化剂(命名为镍碳微米棒),该催化剂是由74号金属有机框架结构经碳化处理获得。这种由镍和碳构成的界面材料结构通过原位碳化实现,由于碳的分隔作用,分散的镍纳米颗粒不会轻易团聚,这有利于暴露更多的镍活性位点与电解液相接触,为更快的催化剂和电解液间电荷转移和电化学动力学提供保障。在此阳极的甲醇氧化中,产物分别为二氧化碳和甲酸,两者在1.55 V电压下的法拉第效率分别为36.2%和62.5%;同时该镍碳微米棒催化剂表现出优异的甲醇氧化活性和耐久性(12 h持续性催化,电流仅衰退2.7%)。值得注意的是,该双功能催化剂不仅具有甲醇氧化活性,在室温下含有0.5mol·L^(-1)甲醇的1.0mol·L^(-1)氢氧化钾电解液中的析氢过电位也较低(仅155 m V的过电位即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流),保证了产氢效率。更重要的是,采用这种双功能型电极构造的双电极电解槽仅需1.6 V电压即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流,与析氧反应作为阳极反应的电解槽相比驱动电压减小了240 mV。展开更多
文摘电催化二氧化碳(CO_(2))还原被认为是将CO_(2)转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO_(2)还原研究,但是,镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中,通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架(MOF)、尿素和炭黑混合物,获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(NiNPs-NC)。有趣的是,NiNPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO_(2)电还原性能。在H型电解池和-0.67–-1.07 V vs.RHE(可逆氢电极)电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的法拉第效率大于90%,其中,在-0.87 V vs.RHE时,CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和-0.50–-0.70 V vs.RHE电位窗口内,NiNPs-NC催化CO_(2)还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示,NiNPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO_(2)电还原催化剂的方法。
文摘以水合肼为还原剂,在水和乙醇的混合溶液中制备多壁碳纳米管(MWCNT)负载的纳米镍(Ni/MWCNT)和纳米镍钴(Ni-Co/MWCNT)颗粒,然后将它们分别与氯化钯溶液反应,形成的钯纳米颗粒原位沉积在MWCNT表面,从而得到MWCNT负载的PdNi/MWCNT和Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂。SEM和TEM图像显示,MWCNT上的催化剂颗粒是由5~10 nm的小颗粒团聚而成的30~100 nm的大颗粒,三金属催化剂的粒径比双金属的粒径小,在MWCNT上的分散度更高。ICP和EDS分析显示,Pd直接还原并包覆在纳米镍和纳米镍钴表面;采用循环伏安和计时电流技术,研究了催化剂在碱性溶液中对乙醇氧化的电催化活性,结果表明,Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂对乙醇氧化具有强的电催化活性,乙醇氧化对应的峰电流密度达101.8 m A·cm^(-2),并且催化剂催化活性稳定。
文摘随着人类社会的高速发展,在保证环境不被破坏的情况下维持众多机械和电气设备的正常运转急需清洁的能源方式。氢被认为是在未来最有前景的清洁能源之一。近期,电化学水分解已被认为是获取氢能的最有效的方法之一,它的燃料产物只是无污染的水;然而,迟缓的析氧反应严重制约了水分解效率,导致驱动水分解的电压相对较高。探求热力学有利的阳极反应以取代缓慢的氧析出和开发高活性双功能型电催化剂用于这种阳极反应和析氢对于实现可应用于工业的节能型产氢至关重要。当前,普遍认为用其他有用的且利于热力学的反应取代析氧反应可以减小分解电压从而实现节能产氢。本文报道了一种用于甲醇氧化和析氢的双功能型嵌入镍纳米粒子的碳棱柱状微米棒电催化剂(命名为镍碳微米棒),该催化剂是由74号金属有机框架结构经碳化处理获得。这种由镍和碳构成的界面材料结构通过原位碳化实现,由于碳的分隔作用,分散的镍纳米颗粒不会轻易团聚,这有利于暴露更多的镍活性位点与电解液相接触,为更快的催化剂和电解液间电荷转移和电化学动力学提供保障。在此阳极的甲醇氧化中,产物分别为二氧化碳和甲酸,两者在1.55 V电压下的法拉第效率分别为36.2%和62.5%;同时该镍碳微米棒催化剂表现出优异的甲醇氧化活性和耐久性(12 h持续性催化,电流仅衰退2.7%)。值得注意的是,该双功能催化剂不仅具有甲醇氧化活性,在室温下含有0.5mol·L^(-1)甲醇的1.0mol·L^(-1)氢氧化钾电解液中的析氢过电位也较低(仅155 m V的过电位即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流),保证了产氢效率。更重要的是,采用这种双功能型电极构造的双电极电解槽仅需1.6 V电压即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流,与析氧反应作为阳极反应的电解槽相比驱动电压减小了240 mV。
