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请做纳米纤维用于电催化材料的看过来!

能源环保    2021-09-18 17:00

1. J. Phys. Chem. C:锚定在氮掺杂多孔碳纳米纤维上的超细铜基合金纳米粒子的合成及其电催化性能

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中山大学李高仁等通过化学沉积法开发了锚固在多孔氮掺杂碳纳米纤维(MCu/p-NCNFs)上的超细MCu(M=Pt,Au和Pd)合金纳米颗粒。所制备的MCu合金纳米粒子具有超细粒径,并且均匀地锚定在由电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维制备的p-NCNFs上。

由于其特定的组成和结构,所制备的超细合金尺寸(约3.5 nm)的PtCu/p-NCNFs对甲醇电氧化具有显著增强的电催化活性和稳定性,以及出色的CO抗中毒能力。

这项工作为在氮掺杂多孔碳载体上制备超细合金纳米颗粒提供了一种新的通用策略,可用作能源相关应用的高效电催化剂。

DOI:10.1021/acs.jpcc.0c03460

 

2.Chem. Eng. J. :基于静电纺丝法构筑钌单原子用于高效电催化析氢:从团簇到单原子的转变

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江南大学杜明亮教授&朱罕副教授等通过在电纺聚乙烯醇(PVA)纤维上原位生长Ru单原子,该催化材料在碱性电解质中表现出优异的电催化析氢性能。

将静电纺丝技术与高温碳化相结合,以PVA纳米纤维为反应器,在碳化过程中孕育出Ru纳米团簇。在高温碳化过程中引入NH3轰击纳米纤维表面,可实现Ru纳米团簇到Ru单原子的原位生长。

在纳米纤维中大面积分布的Ru单原子提供了大量的活性位点以及碳纤维的三维网络结构有利于加速电催化水解过程中氢的吸附与脱附,制备的Ru SAs/NCNFs催化材料表现出十分优异的碱性电催化析氢性能。

DOI: 10.1016/j.cej.2019.123655

 

3. NiO/NiCo2O4多孔纳米纤维作为可充电锌空气电池高效双功能催化剂

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兰州大学薛德胜教授团队通过以非化学计量比的前驱体过渡金属盐的简便电纺策略合成了具有优异电催化性能的多孔NiO/NiCo2O4纳米纤维,这赋予异质结构的NiO/NiCo2O4具有丰富的界面相关活性位和电子传输通道。

NiO/NiCo2O4多孔纳米纤维在KOH溶液中表现出了OER和ORR的高效和持久性能。

基于NiO/NiCo2O4的ZA电池具有814.4 mA h g-1的比容量,以及175 h的良好循环稳定性。 此外,柔性ZA电池的循环寿命长达14小时。

DOI:10.1021/acsami.0c03672

 

4.Compos. Part B Eng.:三维红千层状分层网络结构多功能催化剂CoNC/NCNTs@CNF的合成及其在锌空气电池中的应用

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河北大学张文明通过静电纺丝结合两步热解法成功合成了三维(3D)红千层状分层网络结构催化剂(CoNC/NCNTs@CNF),其中Co纳米颗粒被封装在N掺杂的碳纳米管顶点内。

得益于独特的3D红千层状结构,CoNC/NCNTs@CNF可提供足够的表面积(261 m2 g-1)和增强的电子电导率(甚至优于Pt/C和RuO2)。

由于高Co–N–C活性位点与独特的3D 红千层状结构之间偶联的协同作用,CoNC/NCNTs@CNF可用作氧还原反应、析氧反应和析氢反应的三功能电催化剂。

研究者将催化剂组装成用于锌-空气电池的空气电极,其最大功率密度为260 mW cm-2,甚至在5 mA cm-2下经过43小时也具有出色的循环稳定性。

DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108058

 

5. Energy Technol.:电纺氧氮化钛纳米线的热处理控制形态学修饰,用于电容储能和电催化反应

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通过对电纺纳米线的分步控制热处理,制备了不同形态的一维氮氧化钛纳米线(TiON NWs),并根据后退火工艺改变的理化特性分析其电化学性能。

采用直接氮化(1step)和顺序氧化氮化(2step)工艺,将由钛前驱体和聚合物组成的纳米线转变为TiON NWs(TiON-1step NW和TiON-2step NW)。

TiON-1step NW表现出相对较高的表面积和孔体积,这可归因于直接氮化步骤中形成的小晶粒尺寸和非晶态碳物种,而在TiON-2step NW中观察到晶粒生长和碳分解。

电化学性能的变化主要受两种TiON NWs形态差异的影响。TiON-1step NW中残留的碳组分还有助于改善所应用的电化学反应中的电导率以及结构稳定性。

DOI: 10.1002/ente.202000184

 

6. ACS Appl. Mater. Interfaces:电催化膜电RuO2/TiO2异质纳米结构的界面构建及其在微污染物分解中的应用

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采用电催化膜反应器分解微污染物具有高效、环保等优点,是先进传统氧化工艺的一种很有前途的替代方法。膜电极中电催化剂的合理界面设计对反应器的性能至关重要。

本文通过在碳纳米纤维膜上原位生长一维RuO2/TiO2异质结纳米棒,采用简单的水热及随后的热处理方法,制备了三维多孔膜电极。

膜电极在重力驱动的电催化膜反应器中用作阳极,对双酚A和磺胺嘧啶的降解效率高达98%以上。优异的电催化性能归因于一维RuO2/TiO2异质界面结构,该结构提供了快速的电子转移、较高的羟基自由基生成率和较大的有效表面积。

DOI: 10.1021/acsami.0c02552

 

7. Energy Technology: 静电纺丝制备Fe-P/N掺杂的多级孔碳纳米纤维用于便携式锌空电池

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寻找价格低廉并且长期稳定的高效氧还原反应(ORR)电催化剂对锌空电池的发展实为重要。

同济大学材料科学与工程学院刘睿教授课题组利用静电纺丝技术制备了Fe-N/Fe-P掺杂的项链状多孔碳纳米纤维ORR催化剂(Fe-P/NHCF)。

通过调节Zn/Fe-ZIF前驱体的比例,经高温碳化和磷化处理后,获得的碳纳米纤维具有空心大孔和介孔结构,而双活性位点Fe-N/Fe-P均匀掺杂在柔性碳纳米纤维材料中,同步实现了掺杂与多级孔制备过程。

以两块串联的锌空电池为电力驱动可以点亮一个2.0 V的LED灯泡,且经过40次充放电的测试后其性能没有明显的衰减。

DOI:10.1002/ente.201901263