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锌-空气电池阴极材料催化剂的研究进展
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作者 李浒鑫 刘璐 +1 位作者 胡南 李岩 《山东化工》 2025年第3期146-148,151,共4页
在能源转换与能量储存领域,锌-空气电池因具有高能量密度和环境友好等优点而备受关注。然而,由于正极材料的氧化还原反应(ORR)动力学缓慢等问题,其商业化应用受到限制。本文综述了正极材料催化剂的作用机理及其对电池性能的影响,讨论了... 在能源转换与能量储存领域,锌-空气电池因具有高能量密度和环境友好等优点而备受关注。然而,由于正极材料的氧化还原反应(ORR)动力学缓慢等问题,其商业化应用受到限制。本文综述了正极材料催化剂的作用机理及其对电池性能的影响,讨论了多种类型的催化剂,包括单功能ORR电催化剂、ORR和OER的双功能电催化剂。对贵金属基电催化剂、非贵金属催化剂、金属双功能电催化剂、非金属双功能电催化剂进行了深入探讨,这些材料显示出优异的催化活性和稳定性。 展开更多
关键词 锌-空气电池 orr单功能催化剂 orr和OER双功能催化剂
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γ-MnO_(2) nanorod-assembled hierarchical micro-spheres with oxygen vacancies to enhance electrocatalytic performance toward the oxygen reduction reaction for aluminum-air batteries 被引量:4
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作者 Ge Huo Xue-Wan Wang +6 位作者 Zhi-Bin Zhang Zhongxin Song Xiao-Min Kang Ming-Xing Chen Qi Wang Xian-Zhu Fu Jing-Li Luo 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第12期81-89,共9页
γ-MnO2 nanorod-assembled hierarchical micro-spheres with abundant oxygen defects are synthesized by a simple thermal treatment approach as oxygen reduction electrocatalysts for Al(aluminum)-air batteries. The rich ox... γ-MnO2 nanorod-assembled hierarchical micro-spheres with abundant oxygen defects are synthesized by a simple thermal treatment approach as oxygen reduction electrocatalysts for Al(aluminum)-air batteries. The rich oxygen vacancies on the surface of γ-MnO2 are verified by morphology, structure,electron paramagnetic resonance(EPR) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) results. The oxygen reduction reaction(ORR) electrocatalytic activity of γ-MnO2 is significantly improved by the incoming oxygen vacancies. The γ-MnO2 nanorod-assembled hierarchical micro-spheres calcined under 300 °C in Ar atmosphere show the best ORR performance. The primary Al-air batteries using γ-MnO2 catalysts as the cathode, which demonstrates excellent peal power density of 318 m W cm^(-2) when applying theγ-MnO2 catalysts with optimal amount of oxygen vacancies. 展开更多
关键词 γ-MnO2 Oxygen vacancy orr electrocatalysts Al-air battery
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An alternate aqueous phase synthesis of the Pt3Co/C catalyst towards efficient oxygen reduction reaction 被引量:2
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作者 Jinjing Huang Chen Ding +2 位作者 Yongqiang Yang Gang Liu Wen-Bin Cai 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1895-1903,共9页
Carbon supported Pt-Co alloys are among the most promising electrocatalysts towards oxygen reduction reaction(ORR)for the application in low temperature fuel cells and beyond,thus their facile and green synthesis is h... Carbon supported Pt-Co alloys are among the most promising electrocatalysts towards oxygen reduction reaction(ORR)for the application in low temperature fuel cells and beyond,thus their facile and green synthesis is highly demanded.Herein we initially report an alternate aqueous phase one-pot synthesis of such catalysts(containing nominally ca.20 wt.%Pt)based on dimethylamine borane(DMAB)reduction.The as-obtained electrocatalyst(denoted as Pt3Co/C-DMAB)is compared with the ones obtained by NaBH4 and N2H4·H2O reduction(denoted as Pt3Co/C-NaBH4 and Pt3Co/C-N2H4·H2O,respectively)as well as a commercial Pt/C,in terms of the structure and electrocatalytic property.It turns out that Pt3Co/C-DMAB exhibits the highest ORR performance among all the tested samples in an O2-saturated 0.1 mol/L HClO4,with the mass activity(specific activity)ca.4(6)times as large as that for Pt/C.After 10000 cycles of the accelerated degradation test,the half-wave potential for ORR on Pt3Co/C-DMAB decreases only by 4 mV,in contrast to 24 mV for that on Pt/C.Pt3Co/C-NaBH4 or Pt3Co/C-N2H4·H2O shows a specific activity comparable to that for Pt3Co/C-DMAB,but a mass activity similar to that for Pt/C.ICP-AES,TEM,XRD and XPS characterizations indicate that Pt3Co nanoparticles are well-dispersed and alloyed with a mean particle size of ca.3.4±0.4 nm,contributing to the prominent electrocatalytic performance of Pt3Co/C-DMAB.This simple aqueous synthetic route may provide an alternate opportunity for developing efficient practical electrocatalysts for ORR. 展开更多
关键词 orr electrocatalyst Pt–Co alloy Aqueous phase synthesis Dimethylamine borane Structure and property
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制备条件对卟啉钴氧还原催化性能的影响 被引量:2
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作者 位辰先 田建华 +1 位作者 梁宝臣 刘邦卫 《天津理工学院学报》 2004年第3期38-40,共3页
采用合成后未经提纯的粗卟啉、Co(OH)2和碳粉制备卟啉钴用于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应电催化剂.研究了试样组成和热处理温度等制备条件对催化性能的影响.采用薄层电极结合循环伏安法和单体燃料电池I V特性评价了所制备的电催化... 采用合成后未经提纯的粗卟啉、Co(OH)2和碳粉制备卟啉钴用于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应电催化剂.研究了试样组成和热处理温度等制备条件对催化性能的影响.采用薄层电极结合循环伏安法和单体燃料电池I V特性评价了所制备的电催化剂对氧还原反应的催化活性. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 四苯基卟啉钻 电催化剂 氧还原反应 COTPP
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Pt/Si_xTi_yO_z/C复合电催化剂的制备及其对氧还原反应的催化作用研究
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作者 杨莉君 廖世军 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第A01期48-49,63,共3页
首次以正硅酸乙酯和钛酸丁酯处理XC-72R炭黑获得一种复合载体材料,然后采用有机溶胶法制备W(Pt)=20%、W(钛硅氧化物)=4%的Pt/SixTiyOz/C催化剂.XRD图谱显示,该催化剂上负载的Pt纳米颗粒粒径约为1~2 nm.值得关注的是:Pt/SixTiyOz/C虽然... 首次以正硅酸乙酯和钛酸丁酯处理XC-72R炭黑获得一种复合载体材料,然后采用有机溶胶法制备W(Pt)=20%、W(钛硅氧化物)=4%的Pt/SixTiyOz/C催化剂.XRD图谱显示,该催化剂上负载的Pt纳米颗粒粒径约为1~2 nm.值得关注的是:Pt/SixTiyOz/C虽然与相同Pt载量的Pt/C催化剂具有相似的电化学活性表面积,但是其对于氧还原反应的催化剂活性却比Pt/C大得多.在O2饱和的0.1 mol/L HClO4溶液中,Pt/SixTiyOz/C和Pt/C催化剂ORR极化曲线的扩散电流密度分别为1.6 mA/cm2和2.4 mA/cm2.可见SixTiyOz二元氧化物的添加可以极大地提高催化剂对氧还原反应的催化活性. 展开更多
关键词 钛硅二元氧化物 阴极催化剂 氧还原反应(orr)
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Fe基有序介孔碳催化剂的制备及其氧还原性能
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作者 李赏 田青 +2 位作者 康欢 王家堂 潘牧 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1675-1678,1681,共5页
采用乙醇挥发自组装法,以F127为模版,甲阶酚醛树脂为碳源,NH3为氮源合成了有序多级孔的掺氮Fe基非贵金属催化剂。利用TEM,BET,XPS、LSV等方法对催化剂的成分、形貌和氧还原性能进行了表征。结果表明当Fe与苯酚的摩尔比为0.1时,得到的Fe0... 采用乙醇挥发自组装法,以F127为模版,甲阶酚醛树脂为碳源,NH3为氮源合成了有序多级孔的掺氮Fe基非贵金属催化剂。利用TEM,BET,XPS、LSV等方法对催化剂的成分、形貌和氧还原性能进行了表征。结果表明当Fe与苯酚的摩尔比为0.1时,得到的Fe0.1-N-OMC催化剂氧还原催化活性最好,在酸性溶液中,起始电位达到0.82 V(vs.RHE),半坡电势为0.73 V(vs.RHE),催化剂的有序介孔结构提高了催化剂的比表面积,最高可达1 218 m2/g。使有序介孔Fe基催化剂表现了优良的氧还原催化性能和稳定性。催化剂经过石墨化和氮气热处理后,氧还原性能变化规律和催化剂中吡啶氮的含量一致。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 非贵金属催化剂 有序介孔 氧还原反应
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卟啉-硫醚基共价有机框架材料用于氧还原反应电催化剂 被引量:1
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作者 张艺潆 李翠艳 +2 位作者 赵杰 余笑明 方千荣 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期647-656,共10页
氧还原反应(ORR)是能进行能量存储的核心电化学过程。由于它的动力学速率缓慢,因此亟需制备出高活性的电催化剂来促进这一反应的速率。二维共价有机框架材料(2D COFs)的π-π堆积结构可赋予骨架高导电率,并且一维有序的孔道有利于促进... 氧还原反应(ORR)是能进行能量存储的核心电化学过程。由于它的动力学速率缓慢,因此亟需制备出高活性的电催化剂来促进这一反应的速率。二维共价有机框架材料(2D COFs)的π-π堆积结构可赋予骨架高导电率,并且一维有序的孔道有利于促进中间反应体传输。因此,其在可再生能源领域中具有良好的应用前景,并有望作为能量存储与转化的强大催化平台。本文通过向2D COFs中引入金属卟啉单元及硫醚单元成功制备了两个2D COFs(JUC-600和JUC-601)。通过多种表征手段证明,这两个2D COFs均具有AA堆积的sql拓扑结构。通过电化学测试表明,Co^(2+)配位的JUC-601具有更正的ORR起始电势(0.825 V)和半波电势(0.7 V)、更高的活性表面积(7.8 mF/cm^(2)),更低的Tafel斜率(58 mV/dec)。这主要是由于JUC-601的高比表面积和高孔隙率使得中间产物能更易在COFs的表面和孔道中接触和传输。此外,Co^(2+)-卟啉单元以及硫醚单元的存在使其骨架整体的电子结构发生了变化,更有利于电子转移。这一工作不仅开发了新的二维卟啉-硫醚基COFs材料,同时也拓展了2D COFs材料在电催化领域的应用。 展开更多
关键词 共价有机框架 金属卟啉 硫醚 氧还原反应电催化
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应用于氧还原反应催化剂的研究进展 被引量:3
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作者 丁瑞鑫 张达 +1 位作者 毕岚森 何燕 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期153-165,共13页
燃料电池作为一种具有高能量转换效率和绿色无污染的能量转换设备,有望改善当前的高化石能源消耗的现状,推进社会绿色发展。燃料电池阴极氧还原催化剂高昂的成本及较差的电化学性能限制了其商业化进程,研究人员正在积极的开发具有高催... 燃料电池作为一种具有高能量转换效率和绿色无污染的能量转换设备,有望改善当前的高化石能源消耗的现状,推进社会绿色发展。燃料电池阴极氧还原催化剂高昂的成本及较差的电化学性能限制了其商业化进程,研究人员正在积极的开发具有高催化活性及稳定性的新型燃料电池氧还原催化剂,本文就近几年燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展进行了综述,并对其之后的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 燃料电池 氧还原反应(orr) 电催化剂 贵金属 非贵金属 非金属
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氮掺杂碳纳米片负载Fe-Co-Pt复合材料的制备及其氧还原电活性 被引量:2
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作者 陈阿玲 盛况 +3 位作者 王跃冰 章巧丽 谭广花 易清风 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1110-1119,共10页
制备高活性和高稳定性的电催化剂复合材料一直是燃料电池与金属-空气电池的重要研究内容。以双氰胺作为碳氮源,通过酞菁钴和二茂铁提供金属纳米颗粒,对其混合物进行简单的高温热解得到负载铁钴合金的氮掺杂碳纳米片(Fe_(1)-Co_(1)-N/C)... 制备高活性和高稳定性的电催化剂复合材料一直是燃料电池与金属-空气电池的重要研究内容。以双氰胺作为碳氮源,通过酞菁钴和二茂铁提供金属纳米颗粒,对其混合物进行简单的高温热解得到负载铁钴合金的氮掺杂碳纳米片(Fe_(1)-Co_(1)-N/C);最后利用沉积法将少量铂引入到Fe_(1)-Co_(1)-N/C上,得到负载铂铁钴三金属合金的氮掺杂碳纳米片(Fe_(1)-Co_(1)-Pt-N/C)。酸性介质中催化剂的氧还原反应(ORR)测试结果表明,Fe_(1)-Co_(1)-N/C本身对ORR具有较强的电活性,而2.36%~3.58%铂的加入显著提升了催化剂的电催化性能,其ORR起始电位、半波电位和极限扩散电流均可与商业Pt/C(40%)媲美,且具有优异的稳定性,可作为氧还原催化剂良好的候选材料。 展开更多
关键词 氧还原反应(orr) 电催化剂 低载量铂催化剂 碳纳米片 燃料电池 FE Co
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N、S、P共掺杂沸石咪唑酯骨架(ZIF)多孔碳材料制备和电化学性能 被引量:2
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作者 夏营港 王聪 +2 位作者 刘冬澳 邹琳 李生娟 《广州化学》 CAS 2022年第5期26-34,共9页
采用高温热解的方法制备了N、P、S共掺杂沸石咪唑酯骨架(ZIF)衍生多孔碳材料催化剂,利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了掺杂元素对电化学性能的影响。结果表明:相比于单掺杂、双掺杂,N... 采用高温热解的方法制备了N、P、S共掺杂沸石咪唑酯骨架(ZIF)衍生多孔碳材料催化剂,利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了掺杂元素对电化学性能的影响。结果表明:相比于单掺杂、双掺杂,N、P、S三元掺杂协同作用促进了产生新的活性位点,表现出优异的电催化活性和稳定性,其ORR(oxygen reduction reaction)半波电位(0.813 V),电流保持效率保持在94.87%,是一种可替代贵金属催化剂的优异的无金属ORR电催化剂。 展开更多
关键词 氮掺杂 多孔碳 orr 电催化剂 沸石咪唑酯骨架材料
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氢燃料电池阴极氧还原反应电催化剂研究进展 被引量:1
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作者 李雅银 袁萌伟 +2 位作者 王迪 石柯凡 孙根班 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期694-707,共14页
氢燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的能量转换装置,具有转换效率高、噪声低、无污染、原料多样且用途广泛等优点,但其阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)动力学缓慢,极大地限制了其大规模应用与发展.因此,研发高效、... 氢燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的能量转换装置,具有转换效率高、噪声低、无污染、原料多样且用途广泛等优点,但其阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)动力学缓慢,极大地限制了其大规模应用与发展.因此,研发高效、耐用兼具经济性的ORR电催化剂是当前研究热点之一.在众多科研工作者的努力下,关于ORR电催化剂的研究工作已取得了许多重要突破性进展.本综述系统介绍了ORR反应机制和目前3种主流类别的ORR电催化剂(贵金属、非贵金属、碳基)的研究进展,着重分析了不同催化剂体系的性能与优缺点,并探讨了高性能ORR电催化剂的合成策略及其未来的发展方向. 展开更多
关键词 氢燃料电池 氧还原反应(orr) 电催化剂 贵金属材料 非贵金属基材料 碳基材料
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负载NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂 被引量:1
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作者 姬忠军 李生娟 +3 位作者 马占宇 储筱曼 李诗婷 吴明霞 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期6012-6021,共10页
利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面... 利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面积和孔径以及电化学性能进行表征,最后组装成全电池进行充放电以及稳定性测试。结果表明,当镍源和钴源的质量比为1∶1,碳化温度为1000℃(Ni1/2Co1/2NCF-1000)的样品,不仅具有大的比表面积(1023.85 m2/g),而且其ORR半波电位(0.24V)仅比贵金属催化剂Pt/C的半波电位(0.21 V)低30 mV,OER的过电位为450 mV,远小于贵金属催化剂RuO2的过电位(480 mV)。Ni1/2Co1/2NCF-1000样品组装成Zn空气电池后其比容量和比能量分别达到827mAh·g-1和1013Wh·Kg-1,远大于贵金属催化剂Pt/C+RuO2的比容量和比能量(756 mAh·g-1和871 Wh·Kg-1)。 展开更多
关键词 N掺杂 多孔碳 NiCo金属粒子 双功能电催化剂 orr和OER
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自组装合成Fe-N-C-PANI有序介孔结构催化剂及其在酸性条件下的氧还原活性 被引量:2
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作者 康欢 李赏 +2 位作者 刘畅 郭伟 潘牧 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1423-1430,共8页
采用乙醇挥发自组装法,以F127为模版,甲阶酚醛树脂为碳源,聚苯胺为配体,加入硝酸铁和硅酸盐,制备了有序多级孔的Fe-N-C-PANI催化剂.催化剂的成分和形貌表征结果表明,在热处理温度为800℃时,有序介孔的结构最清晰,拥有整齐的孔道和最高... 采用乙醇挥发自组装法,以F127为模版,甲阶酚醛树脂为碳源,聚苯胺为配体,加入硝酸铁和硅酸盐,制备了有序多级孔的Fe-N-C-PANI催化剂.催化剂的成分和形貌表征结果表明,在热处理温度为800℃时,有序介孔的结构最清晰,拥有整齐的孔道和最高的比表面积(1007 m^2/g);XPS分析结果表明,吡啶氮原子和石墨氮原子含量(摩尔分数)为3.86%.热处理温度升高过程中Fe(Ⅲ)被还原,向单质Fe转化,并促进了N的掺杂,使碳化铁转化为Fe-Nx活性位点,提高了催化剂的氧还原反应(ORR)催化活性,热处理温度达到900℃时,过多的单质铁使其氧还原活性下降.在酸性溶液中,Fe-N-C-PANI-800催化剂的起始电位可达0.89 V,半波电势为0.81 V.有序介孔结构使催化剂更易石墨化,提高了材料的稳定性. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 非贵金属催化剂 有序介孔 氧化还原
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可控构建分级多孔炭载CoP纳米颗粒催化剂用于高效氧还原反应 被引量:1
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作者 闫晓丽 王奎 +4 位作者 郝姝葳 周广达 杨浩伟 张华 郭俊杰 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期526-537,共12页
为金属空气电池等热点能源器件中的阴极氧还原反应(ORR)设计低成本和高效率的无贵金属催化剂仍然是一项巨大的挑战。过渡金属磷化物(TMPs)因其可调的电子结构及优异的催化性能,有望替代贵金属催化剂。本文采用磷化策略(350℃下二次热解)... 为金属空气电池等热点能源器件中的阴极氧还原反应(ORR)设计低成本和高效率的无贵金属催化剂仍然是一项巨大的挑战。过渡金属磷化物(TMPs)因其可调的电子结构及优异的催化性能,有望替代贵金属催化剂。本文采用磷化策略(350℃下二次热解),构建了一种在分层多孔炭框架上负载由掺氮炭壳包裹的CoP纳米颗粒催化剂(CoP@NC)。在二次热解过程中,Co纳米颗粒在NaH_(2)PO_(2)生成的PH_(3)气体下原位转化为CoP纳米颗粒,而载体的十二面体结构没有发生改变。在碱性条件下,CoP@NC电催化剂表现出优异的ORR活性,半波电位高达0.92 V,这归因于分散良好的CoP纳米颗粒与炭壳之间的协同耦合以及载体多孔结构实现的高效质量传输。此外,使用CoP@NC组装的锌-空气电池展现出1.51 V的高开路电压和210.1 mW cm^(-2)的功率密度。这项研究将有助于开发低成本和高效率的ORR电催化剂。 展开更多
关键词 电催化剂 Co基催化剂 金属磷化物 orr 锌-空气电池
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Pd基氧还原反应纳米合金电催化剂研究进展 被引量:1
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作者 刘丹叶 曾庆 +4 位作者 胡振亚 刘卉 崔朋蕾 陈东 杨军 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期819-841,F0002,共24页
在电催化过程中,反应物、中间态和最终产物分子与电催化剂表面的相互作用至关重要,因此对电催化剂表面的活性位点进行调控与修饰是电催化研究中极其重要的一部分,直接决定了电催化过程的效率和成本.首先,简单介绍了电催化的相关基础知识... 在电催化过程中,反应物、中间态和最终产物分子与电催化剂表面的相互作用至关重要,因此对电催化剂表面的活性位点进行调控与修饰是电催化研究中极其重要的一部分,直接决定了电催化过程的效率和成本.首先,简单介绍了电催化的相关基础知识,以燃料电池阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)为例,介绍了反应过程机理和高效电催化剂的设计原则.然后,综述了电催化剂活性位点调控的最新进展及面临的挑战,主要包括Pd基纳米合金催化剂的结构和组成;介绍了如何利用各种物理效应(例如晶格应变和电子耦合效应)提升催化活性和稳定性.最后,围绕Pd基纳米合金催化剂性能的进一步提升以及贵金属电催化剂成本控制这两个问题,对其未来的合成策略和发展进行了展望. 展开更多
关键词 电催化 电催化剂 燃料电池 氧还原反应 Pd基纳米合金 贵金属
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Red-blood-cell like nitrogen-doped carbons with highly catalytic activity towards oxygen reduction reaction 被引量:2
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作者 Jing-Jing Xu Chun-Hui Xiao Shu-Jiang Ding 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2017年第4期748-754,共7页
A highly active nitrogen-doped catalyst with a unique red-blood-cell(RBC) like structure is reported for oxygen reduction reaction(ORR).The catalyst Fe,N-C@carbon-900 was prepared by pyrolysis of the polyaniline(... A highly active nitrogen-doped catalyst with a unique red-blood-cell(RBC) like structure is reported for oxygen reduction reaction(ORR).The catalyst Fe,N-C@carbon-900 was prepared by pyrolysis of the polyaniline(PANl) and polystyrene(PS) composites with adsorption of ferric ion on the shell of sphere structure at 900℃.Fe,N-C@carbon-900 with a unique RBC-like structure provides plenty of catalytic sites combining the electrical conductivity of the carbon sphere with the catalytic activity of the nitrogen-doped layer.The four-electron reduction pathway is selected for the catalyst Fe,N-C@carbon-900.The catalyst exhibit the ORR E_(onset) at 0.87 V(potentials is versus to reversible hydrogen electrode(RHE)),E_(1/2) at 0.78 V and high diffusion-limiting current density(5.20mA/cm^2).Furthermore,this work indicates that both N and Fe accounted for high activity of the catalyst Fe,N-C@carbon-900 toward the oxygen reduction process.It is concluded that Fe and N exhibit synergistically promotion in the ORR activity for the catalyst Fe,N-C@carbon-900.We also provide a rational design of electrocatalysts with high ORR activity to further clarify the essential ORR sites of heteroatom doped carbon materials for fuel cells and metal-air battery applications. 展开更多
关键词 Nitrogen-doped carbon Red-blood-cell like structure orr PANI electrocatalysts Four-electronpathway
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La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极制备工艺对氧还原和氧析出催化性能的影响
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作者 胡桓铭 杨帆 章俊良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1049-1057,共9页
为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机... 为优化具有A位镧缺失的铁酸镧(La_(0.95)FeO_(3-δ))钙钛矿的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)双功能电催化性能,研究La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极中碳的形态、电极浆料制备方法和催化剂载量对双功能电催化性能的影响,并分析其影响机理.结果表明:当La_(0.95)FeO_(3-δ)与导电碳形成复合电极时,ORR和OER催化活性显著提高;La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极的电催化性能与碳的形态以及电极浆料制备方法密切相关,在超声分散-球磨-超声分散的最佳浆料制备方法下,当以EC600JD为导电碳,La_(0.95)FeO_(3-δ)与EC600JD的载量分别为0.6 mg/cm^(2)与0.12 mg/cm^(2)时,ORR和OER催化活性最佳.经过工艺优化的La_(0.95)FeO_(3-δ)/C复合电极具有优异的双功能电催化性能,且其制备简单、成本低,有望在锂氧电池等器件中得到应用. 展开更多
关键词 LaFeO_(3)钙钛矿 氧还原反应 氧析出反应 双功能催化剂 电催化
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共价有机框架材料(COFs)在氧电极电催化中的研究进展 被引量:2
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作者 邹文午 蒋国星 杜丽 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1891-1905,共15页
在碳达峰、碳中和的目标之下,燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源技术提高了能源利用率,在未来将成为新的能源消费方式。氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)因其缓慢的动力学过程而导致此类清洁能源技术的发展受到阻碍。贵金属... 在碳达峰、碳中和的目标之下,燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源技术提高了能源利用率,在未来将成为新的能源消费方式。氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)因其缓慢的动力学过程而导致此类清洁能源技术的发展受到阻碍。贵金属催化剂虽被认为是最高效的催化剂,但其成本高、稳定性低,寻找非贵金属催化剂已成为相关研究的趋势。共价有机框架材料(COFs)作为一类新兴的材料,由有机单体通过特殊的共价键连接而成,因其具有可调控的结构、低密度、高稳定性、较大比表面积等独特的优点,通过合理的设计策略,将其应用于电催化剂的研究在近年来逐步兴起。本文回顾了近期适用于ORR、OER及ORR/OER双功能电催化的二维COFs(2D COFs)材料,主要介绍了以纯COFs作为电催化剂、COFs与其他材料形成复合结构、COFs热解碳化等策略制备高效电催化剂,并从分子设计及电子调控等层面上梳理了上述策略对电催化活性中心的形成或电催化活性提升的原因,对当前存在的问题提出总结,以期在今后的研究中起到一定借鉴意义。 展开更多
关键词 共价有机框架 氧还原反应 氧析出反应 电催化剂
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N掺杂多孔碳负载Co_(4)S_(3)的制备及其电化学氧还原反应催化性能研究
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作者 全桂英 方伟光 +1 位作者 田冬 李莉 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1293-1302,共10页
近年来,高能量密度、清洁环保的燃料电池发展迅速,作为汽车动力电源、穿戴电源展现出重要的潜力。然而,由于燃料电池在放电时,阴极发生的氧还原反应(ORR)存在很高的过电位和缓慢的动力学过程,亟需高性能廉价的电催化剂以提高电池效率。... 近年来,高能量密度、清洁环保的燃料电池发展迅速,作为汽车动力电源、穿戴电源展现出重要的潜力。然而,由于燃料电池在放电时,阴极发生的氧还原反应(ORR)存在很高的过电位和缓慢的动力学过程,亟需高性能廉价的电催化剂以提高电池效率。本文以处理后的油菜花粉为前驱体,通过水热、硫化、退火工艺制备了一种N掺杂多孔碳负载Co_(4)S_(3)纳米颗粒复合材料(Co_(4)S_(3)/PC)。Co_(4)S_(3)/PC表现出优异的ORR催化性能:其催化起始电位为0.96 V,半波电位为0.80 V,极限电流为5.03 mA·cm^(-2),接近商业Pt/C催化剂的催化活性。同时Co_(4)S_(3)/PC还具备持久的催化稳定性:循环5000次后,催化ORR反应极限电流仍保持95.8%。这种源于生物质的复合材料为制备燃料电池阴极催化剂提供了一种低成本方案。 展开更多
关键词 花粉前驱体 Co_(4)S_(3)/PC orr 高性能 电催剂
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Metal-coordinated porous polydopamine nanospheres derived Fe_(3)N-FeCo encapsulated N-doped carbon as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction 被引量:7
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作者 Fanjuan Guo Mingyue Zhang +7 位作者 Shicheng Yi Xuxin Li Rong Xin Mei Yang Bei Liu Hongbiao Chen Huaming Li Yijiang Liu 《Nano Research Energy》 2022年第3期27-34,共8页
The exploration of high-efficiency,long-durability,and cost-effectiveness transition metal doped carbon materials to replace the commercial Pt/C in oxygen reduction reaction(ORR)is greatly desirable for promoting the ... The exploration of high-efficiency,long-durability,and cost-effectiveness transition metal doped carbon materials to replace the commercial Pt/C in oxygen reduction reaction(ORR)is greatly desirable for promoting the advancement of sustainable energy devices.Herein,the Fe_(3)N and FeCo alloy decorated N-doped carbon hybrid material(denoted Fe_(3)N-FeCo@NC)is prepared and applied as the ORR catalyst,which is derived from the two-step pyrolysis of an intriguing complex consisted of metal-coordinated porous polydopamine(PDA)nanospheres(i.e.,Fe-PDA@Co)and melamine.The resulting Fe_(3)N-FeCo@NC delivers outstanding ORR activity with an onset potential(E_(on))of 1.05 V,a half-wave potential(E_(1/2))of 0.89 V,as well as excellent long-term stability and methanol resistance over Pt/C.Interestingly,the home-made Zn-air battery with Fe_(3)N-FeCo@NC as the air-cathode demonstrates much higher open-circuit voltage(1.50 vs.1.48 V),power density(141 vs.113 mW·cm^(−2))and specific capacity(806.6 vs.660.6 mAh·g^(−1)_(Zn))than those of Pt/C counterpart.Such a remarkable ORR activity of Fe_(3)N-FeCo@NC may stem from the synergistic effect of Fe_(3)N and FeCo active species,the large surface area,the hierarchical porous structure and the exceptional sphere/sheet hybridized architecture. 展开更多
关键词 porous polydopamine nanospheres melamine in-situ synthesis Fe_(3)N-FeCo nanoparticles oxygen reduction reaction(orr)electrocatalyst
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