检索结果-内蒙古大学图书馆

物理化学学报 2021年第9期37卷 21-37页

作者：李孟婷郑星群李莉魏子栋输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室洁净能源与资源化工过程重庆市重点实验室重庆大学化学化工学院

氢氧燃料电池和电解水是实现氢能循环利用的两个重要系统,其中氢氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)因在碱性介质中的反应速率较酸性介质中慢2至3个数量级,成为阻碍碱性燃料电池与电解水制氢发展的主要瓶颈。深入研究碱性介质中的HOR/HER机理... 详细信息

氢氧燃料电池和电解水是实现氢能循环利用的两个重要系统,其中氢氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)因在碱性介质中的反应速率较酸性介质中慢2至3个数量级,成为阻碍碱性燃料电池与电解水制氢发展的主要瓶颈。深入研究碱性介质中的HOR/HER机理,探究碱性与酸性电解质中HOR/HER活性差异之根本原因,对发展低温碱性能源转化器件具有重要意义。据此,本文综述了近年来碱性介质中HOR/HER机理的相关解释与推论,如双功能机理、氢结合能(HBE)理论与电子效应,及各观点间存在的争议;并从理论计算的角度,介绍了目前电化学界面的理论模拟方法及其在HOR/HER研究中的应用。由于电化学反应系统的复杂性,实验与理论计算的结合有助于理清HOR/HER的机理以及pH效应,并有望应用于指导设计高活性、高稳定性的HOR/HER催化剂。

关键词：燃料电池电解水氢氧化反应析氢反应 pH效应密度泛函理论分子动力学

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具备高效析氢催化效率的三维多孔氮化钒八面体催化剂（英文）

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电化学 2019年第5期25卷 579-588页

作者：尹灿付威威方玲游时利张慧娟王煜重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学化学化工学院

随着中国经济和社会的快速发展,能源需求和环境污染问题也日益渐长.发展和开发高效清洁的新能源燃料可以有效地缓解能源危机和环境污染.如今,研发高效、环境友好和低成本的催化剂仍是析氢反应的研究重点.在此项研究中,作者首先通过煅烧... 详细信息

随着中国经济和社会的快速发展,能源需求和环境污染问题也日益渐长.发展和开发高效清洁的新能源燃料可以有效地缓解能源危机和环境污染.如今,研发高效、环境友好和低成本的催化剂仍是析氢反应的研究重点.在此项研究中,作者首先通过煅烧处理方式制备了一种三维多孔的氮化钒八面体结构型的催化剂.该催化剂具备高效的析氢效率,包括较低的过电位94.0 mV(在-10 mA·cm-2时),塔菲尔斜率为54.6 mV·dec-1,以及在酸性条件80小时展现出的优良稳定性,该氮化钒的析氢催化效率优于许多报道过的氮化物,其优良的催化效率可以归因于它独一无二的自身性质和大量的活性位点.

关键词：氮化物(氮化钒) 多孔催化剂活性位点析氢反应

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NiS-Ni3S2树状异质结阵列在析氧反应中的应用（英文）

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物理化学学报 2018年第12期34卷 1397-1404页

作者：罗盼孙芳邓菊许海涛张慧娟王煜重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

在过去的几十年里,数以万计化石能源的开发和利用导致了一系列的环境问题,例如温室效应和水污染等。许多应对的策略被提出以应对环境问题,可再生氢气是其中一个最为瞩目的能源。而在其中,电解水是为了获得可在生氢气最为环保的方案。在... 详细信息

在过去的几十年里,数以万计化石能源的开发和利用导致了一系列的环境问题,例如温室效应和水污染等。许多应对的策略被提出以应对环境问题,可再生氢气是其中一个最为瞩目的能源。而在其中,电解水是为了获得可在生氢气最为环保的方案。在阳极发生反应过于低效则限制着这项技术的发展,所以研究开发高效的阳极电催化剂变得尤为重要。在本文中,我们通过一步水热法合成了一种直接生长在泡沫镍基地的NiS-Ni3S2树状异质结阵列。这个材料在实际电解水的阳极反应中表现出巨大的潜能,表现出高效的电催化性能和超强的稳定性能。NiS-Ni3S2树状异质结阵列比纳米棒状Ni3S2表现出更好的性能。因为其拥有更高的比表面积和NiS-Ni3S2之间协同效应展现。NiS-Ni3S2树状异质结阵列的高性能也可能是因为其紧密地与泡沫镍基地连接,拥有较好的电子传输路径。同时,在反应的过程中,一些羟基氢氧化镍的产生也有利于催化效果的提升。毫无疑问,NiS-Ni3S2树状异质结阵列作为电解水的阳极催化剂拥有极大的前景。

关键词：异质结结构树状整列 NiS-Ni3S2 析氧反应

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不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究

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物理化学学报 2016年第1期32卷 321-328页

作者：王俊李莉魏子栋重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带... 详细信息

N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带结构分析表明,石墨氮掺杂石墨烯(GNG)的导电性随掺N量的增加而降低;吡啶氮掺杂石墨烯(PNG)的导电性则随掺N量的增加先提高后降低。当N掺杂浓度达到4.2%(原子分数)时,PNG具有最优导电性。且当N掺杂浓度大于1.4%时,PNG的导电率总是高于GNG。氧还原自由能阶梯曲线发现O_2的质子化是整个氧还原过程的潜在控制步骤。在同等氮掺杂浓度下,O_2的质子化自由能能变在GNG上低于在PNG上,意味着若在同等电子传输能力的情况下,GNG具有比PNG更优异的催化活性。进一步分析发现:当N掺杂浓度在低于2.8%时,GNG和PNG导电性差异小,其催化ORR活性由O_2质子化反应难易程度决定,GNG的催化活性优于PNG;当N掺杂浓度高于2.8%时,氮掺杂石墨烯的电子传输性能(导电性)成为决定催化剂ORR活性的主要因素,因此PNG表现出较GNG更高的活性。

关键词：氧还原反应氮掺杂石墨烯吡啶氮石墨氮密度泛函理论

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氯化钠辅助合成三维Fe-N-C复合材料用于催化氧气还原反应

氯化钠辅助合成三维Fe-N-C复合材料用于催化氧气还原反应

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中国化学会第30届学术年会-第四十二分会：能源纳米材料物理化学

作者：张云黄林波胡劲松魏子栋万立骏中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

开发高效、廉价及可持续的非贵金属还原催化剂对燃料电池的商业化进程尤为重要。在众材料中,Fe-N-C材料研究最为广泛,被视为最有可能替代铂基材料的催化剂。然而,其氧还原催化性能还待提高。为增强活性,一种可行的方法是将一维碳纳米管... 详细信息

开发高效、廉价及可持续的非贵金属还原催化剂对燃料电池的商业化进程尤为重要。在众材料中,Fe-N-C材料研究最为广泛,被视为最有可能替代铂基材料的催化剂。然而,其氧还原催化性能还待提高。为增强活性,一种可行的方法是将一维碳纳米管和二维碳纳米片整合成具有三维结构的复合材料。因为此结构能提供足量的有效活性位点,且能促进质量和电荷的快速传输。对此,本课题组设计并开发了一种基于氯化钠辅助的方法用于原位制备三维Fe-N-C复合材料。其中,绿色可循环利用的氯化钠晶体既作为骨架均匀分散前驱物(葡萄糖分子、三聚氰胺以及铁盐),又作为模板辅助碳纳米管和碳纳米片的生成[1]。基于此方法获得的复合材料具有明显的三维结构、高的比表面积及多的Fe@C结构。基于上述优点,所制备三维Fe-N-C复合材料表现出优异的ORR催化活性;进一步研究发现该材料还表现出良好的稳定性和抗甲醇性能。

关键词：三维结构复合材料铁氮结构氧气还原反应氯化钠

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氯化钠辅助合成三维Fe-N-C复合材料用于催化氧气还原反应

氯化钠辅助合成三维Fe-N-C复合材料用于催化氧气还原反应

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中国化学会第30届学术年会

作者：张云黄林波胡劲松魏子栋万立骏中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室北京 100190 重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆 400044 中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室北京 100190 重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆 400044

开发高效、廉价及可持续的非贵金属还原催化剂对燃料电池的商业化进程尤为重要。在众材料中,Fe-N-C材料研究最为广泛,被视为最有可能替代铂基材料的催化剂。然而,其氧还原催化性能还待提高。为增强活性,一种可行的方法是将一维碳纳米管和二维碳纳米片整合成具有三维结构的复合材料。

关键词：三维结构复合材料铁氮结构氧气还原反应氯化钠

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不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究

不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究

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《物理化学学报》创刊三十周年纪念大会暨第四届编委会会议

作者：王俊李莉魏子栋重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注.然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议.本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究.能带结... 详细信息

N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注.然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议.本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究.能带结构分析表明,石墨氮掺杂石墨烯(GNG)的导电性随掺N量的增加而降低;吡啶氮掺杂石墨烯(PNG)的导电性则随掺N量的增加先提高后降低.当N掺杂浓度达到4.2％(原子分数)时,PNG具有最优导电性.且当N掺杂浓度大于1.4％时,PNG的导电率总是高于GNG.氧还原自由能阶梯曲线发现O2的质子化是整个氧还原过程的潜在控制步骤.在同等氮掺杂浓度下,O2的质子化自由能能变在GNG上低于在PNG上,意味着若在同等电子传输能力的情况下,GNG具有比PNG更优异的催化活性.进一步分析发现:当N掺杂浓度在低于2.8％时,GNG和PNG导电性差异小,其催化ORR活性由O2质子化反应难易程度决定,GNG的催化活性优于PNG;当N掺杂浓度高于2.8％时,氮掺杂石墨烯的电子传输性能(导电性)成为决定催化剂ORR活性的主要因素,因此PNG表现出较GNG更高的活性.

关键词：石墨烯氮掺杂氧还原反应活性催化活性密度泛函理论

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通过氯化钠辅助法制备多孔的氮掺杂复合碳材料用于催化氧气还原反应

通过氯化钠辅助法制备多孔的氮掺杂复合碳材料用于催化氧气还原反...

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第十八次全国电化学大会

作者：张云江文杰郭琳胡劲松魏子栋万立骏中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室北京100190 重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室北京100190 重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆

The oxygen reduction reaction(ORR) is the key step in controlling the performance of clean and efficient energy next-conversion techniques,such as fuel cells and metal-air batteries.

关键词：

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通过铁掺杂和造孔提高氮掺杂石墨烯/碳纳米管复合物电催化氧还原性能的研究(英文)

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电化学 2014年第5期20卷 401-409页

作者：张云胡劲松江文杰郭琳魏子栋万立骏中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室北京分子科学国家实验室北京100190 重庆大学化学化工学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

氧还原反应催化剂的性能直接影响着能源转换和存储器件如燃料电池和金属-空气电池的性能.开发低成本、高性能的非铂族金属氧还原催化剂对于这类器件的实际应用和商业化十分重要,因此备受关注.氮掺杂的石墨烯/碳纳米管复合物同时具备碳... 详细信息

氧还原反应催化剂的性能直接影响着能源转换和存储器件如燃料电池和金属-空气电池的性能.开发低成本、高性能的非铂族金属氧还原催化剂对于这类器件的实际应用和商业化十分重要,因此备受关注.氮掺杂的石墨烯/碳纳米管复合物同时具备碳纳米管的良好导电性能和有利于传质的三维网络结构优点,以及氮掺杂石墨烯的高活性优点,因此有望发展为这类可替代铂族催化剂的氧还原电催化剂之一,但目前其催化性能还需进一步提高.本文研究发现通过在氮掺杂石墨烯/碳纳米管复合物的过程中引入铁元素可以有效提高催化剂的氧还原活性,并且发现通过在热处理和氮掺杂过程中加入二氧化硅纳米颗粒及随后除去二氧化硅,可以在氮掺杂的石墨烯/碳纳米管复合物材料中有效地形成多孔结构.这种多孔结构的形成不仅可以在复合物中引入更多的高活性催化位点,而且有利于暴露更多的催化活性位并促进氧还原反应中的传质过程.结合碳纳米管、石墨烯和多孔结构的三者优点,所制备的多孔氮掺杂碳材料表现出优异的电催化氧还原性能.进一步的实验表明,这类材料还表现出优异的抗甲醇中毒能力和良好的稳定性,因此在性能改进后有望用于燃料电池等能量转换与存储器件.

关键词：石墨烯碳纳米管电催化剂氧还原反应介孔材料

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聚苯胺包覆Pt/C催化剂的电子结构与催化活性的密度泛函研究

聚苯胺包覆Pt/C催化剂的电子结构与催化活性的密度泛函研究

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第七届国际分子模拟与信息技术应用学术会议

作者：李莉薛云夏美荣陈四国魏子栋输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学化学化工学院重庆400044

针对聚苯胺(PANI)包覆Pt/C催化剂以后,形成的Pt/C@PANI核壳结构催化剂稳定性和催化氧还原活性显著提高的现象,采用密度泛函方法从理论角度研究了其稳定性和催化活性提高的原因.结果发现,随着PANI将电子转移给载体C,自身空穴增加,PANI部... 详细信息

针对聚苯胺(PANI)包覆Pt/C催化剂以后,形成的Pt/C@PANI核壳结构催化剂稳定性和催化氧还原活性显著提高的现象,采用密度泛函方法从理论角度研究了其稳定性和催化活性提高的原因.结果发现,随着PANI将电子转移给载体C,自身空穴增加,PANI部分氧化,导电性增强;PANI在Pt/C表面主要通过共轭苯环的形式(3C、N2C-I)相互作用且伴随着电子转移;PANI的存在使Pt/C@PANI体系的HOMO能级升高,减小了与氧气分子LUMO能级的差异,有利于电子从催化剂HOMO转移到氧分子的LUMO轨道,使得氧容易得到电子;PANI吸附后,Pt原子d带中心显著降低,利于中间物种的脱附,催化活性更高;分态密度表明,PANI使Pt、C均向低能级方向移动,使Pt/C体系更稳定.

关键词：燃料电池催化剂金属铂载体碳聚苯胺电子结构催化活性密度泛函理论

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