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《硫化钴/N、s共掺杂缺陷丰富的碳纳米管是一种优良的双功能氧电催化剂》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-12-26

  • 高效、耐用的双功能氧电催化剂的设计仍然是一个巨大的挑战。本文采用新颖的模板法制备了新型Co9S8纳米颗粒/N、s -共掺杂缺陷丰富的碳纳米管(Co9S8/N、S-CNTs)。CdS纳米线作为一种牺牲模板，可以在炭化过程中同时被去除，无需额外的后处理。大赌表面积(661.2平方米克−1)和孔隙体积(1.49立方厘米克−1)Co9S8 / N,S-CNTs可以很大程度上提高了氧还原反应(ORR)和氧进化反应(OER)活动通过促进大众运输和暴露更积极的网站。Cd和S掺杂蒸发产生的大量缺陷可以为ORR和OER提供更多的活性位点。S-CNTs与Co9S8、Co9S8/N偶联后，碳骨架缺陷较多，电子导电性好，有效电化学面积较大。Co9S8/N、S-CNTs不仅具有优良的半波电位为0.821 V的ORR活性，而且在碱性溶液中还具有类似ruo2的OER活性。之间的电位差(ΔE)奥尔和OER是在0.10 KOH低至0.78 V。优异的双功能性能使其能够应用于燃料电池和金属空气电池。

    ——文章发布于2018年12月18日

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  • 《氮掺杂碳纳米管接枝碳纳米纤维中Ni3Fe纳米颗粒的包封作为高效的析氢电催化剂》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-01-02
    • 探索既经济又高效的析氢反应电催化剂(HER)对未来可再生能源转化技术具有重要意义。本文演示了一种可行的电纺丝策略，以构建一种新的一维分层纳米结构，该结构由生长在N型掺杂碳纳米纤维(缩写为Ni3Fe@N‐C NT/NFs)上的Ni3Fe纳米合金封装碳纳米管构成。受益于丰富的坚定固定化Ni3Fe纳米颗粒催化网站和分层纳米结构纤维有效的电子传递和大规模扩散,合成Ni3Fe@N检测C NT / NFs显示一个非凡的她活动过电压低72 mV到达马10厘米−2的电流密度在KOH 40 000年代中期和一个了不起的稳定。理论研究证实合成Ni3Fe@N检测C NT / NFs表现出良好的吉布斯自由能的氢吸附(ΔGH * =−0.14 eV),进一步展现他们优越的活动。本文的工作将推动高效非贵金属电能转化催化剂的发展。 ——文章发布于2018年10月25日
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  • 《中科大 Ni纳米颗粒作为双功能电催化剂用于全分解水》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-07-13
    • 近年来，过渡金属氧化物、钙钛矿氧化物和层状双氢氧化物作为碱性电解质中的OER催化剂已进行了广泛研究，而过渡金属磷化物、硫化物和碳化物在酸性电解质中具有优越的HER性能。尽管如此，由于pH范围不匹配，将上述OER和HER催化剂集成于同一电解池中以实现全分解水是具有挑战性的。因此，研发用于OER和HER的高性能双功能电催化剂非常必要。 纳米结构过渡金属(化合物)/氮掺杂碳纳米材料(M/N/C)由于其低成本、高丰度、高效和稳定的催化性能，是一种前景良好的催化剂，在电化学催化领域引起了相当大的关注，但能催化全水分解的材料鲜见报道。另外，对于新型电化学催化剂体系，还需要清楚地了解材料中活性位点的结构。 成果简介 近日，中国科学技术大学俞书宏教授、梁海伟教授(共同通讯作者)等使用廉价的水热碳质纳米纤维、吡咯和NiCl2作为前驱体制备了Ni-N共掺杂碳纳米纤维负载部分氧化的Ni纳米颗粒(PO-Ni/Ni-N-CNFs)的纳米复合电催化剂，并在Nano Energy上发表了题为“Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting”的研究论文。得益于有效的活性中心、介孔结构和相互连接的一维纳米纤维网络，所得纳米复合电催化剂在碱性介质中对HER和OER均表现出优异的催化活性和持久性。 此外，将PO-Ni/Ni-N-CNFs作为双功能催化剂实际应用于分解水，在1.69V的电压下达到了10mA·cm-2的电流密度。 综上所述，PO-Ni/Ni-N-CNFs复合材料的优异性能应归因于以下三个重要方面的协同控制。首先，催化剂中存有三类内在活性位点，包括暴露的PO-Ni、Ni@C和Ni-Nx，可以有效催化HER和OER。尽管已证实暴露的PO-Ni结构是主要的活性位点，但Ni@C和Ni-Nx也为PO-Ni/Ni-N-CNFs催化剂提供了部分活性。其次，PO-Ni/Ni-N-CNFs具有较高的比表面积(241.0 m2·g-1)，介孔结构和较大的总孔体积(0.21 cm3·g-1)，有利于上述活性位点的暴露以及电催化相关物种的快速传输。最后，高度石墨化的CNF网络结构不仅有利于电子快速传递，而且还提高了其催化稳定性。当用作全分解水催化剂时，PO-Ni/Ni-N-CNFs能够在碱性电解池、1.69 V电压下达到10 mA·cm-2的电流密度，同时具有出色的耐久性。理解催化剂中的主要活性位点将为开发用于电解水以及其它电催化过程的高性能双功能催化剂提供更多机遇。 文献链接： Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.06.071)
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