【摘 要】
：
随着全球能源和环境问题的日益严重,清洁无污染的新能源和电化学储能器件备受关注,如氢能,锌-空气电池。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）是锌-空气电池和水分解中十分重要的电化学过程。然而,开发具有电化学性能的实用电催化剂仍然是一项挑战。铂基电催化剂是迄今最有效的ORR催化剂,基于铱和钌的氧化物的电催化剂被认为是最有效的OER催化剂。但是,由于这些材料价格昂贵,限制了其大规模的应用。因此开发具有
【基金项目】
：
河北省自然科学基金项目（B2020202069）； 天津市自然科学基金项目（18JCYBJC42600）； 河北省高等学校科技研究项目（QN2019100）； 河北省归国留学人员科研基金（C20190323）； 国家自然科学基金（21978063）；
论文部分内容阅读
随着全球能源和环境问题的日益严重,清洁无污染的新能源和电化学储能器件备受关注,如氢能,锌-空气电池。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）是锌-空气电池和水分解中十分重要的电化学过程。然而,开发具有电化学性能的实用电催化剂仍然是一项挑战。铂基电催化剂是迄今最有效的ORR催化剂,基于铱和钌的氧化物的电催化剂被认为是最有效的OER催化剂。但是,由于这些材料价格昂贵,限制了其大规模的应用。因此开发具有高活性,高稳定性和低成本的电催化剂是实现能源转化和存储实用化的关键步骤。过渡金属化合物具有资源丰富和电化学稳定性等特点,被广泛用作电催化剂。然而,大多数过渡金属化合物都是绝缘体或半导体,这些固有属性阻碍了内部电子传递以及从催化剂表面到支撑电极的电子传递。电子导电性差会增加材料的过电位,从而降低电催化的整体性能。和过渡金属化合物相比,导电金属和碳材料的导电性非常强。所以过渡金属和强导电性材料组成的非贵金属催化剂材料已经发展成为一类有效的ORR和OER催化剂。基于此,本论文通过阳极氧化,模板法,水热反应和热解法合成了一系列含过渡金属的多级结构的复合材料催化剂,并进一步探究了其氧还原反应和析氧反应的实际性能。主要研究内容如下:（1）以钛箔为基体,利用阳极氧化在钛箔表面形成均匀的二氧化钛纳米管,通过水热反应掺杂过渡金属化合物,均匀负载在二氧化钛纳米管的管内与管间,再经过高温热解反应得到复合材料Co@Ti O2/Ti。在1 M KOH电解液中,电流密度达到50 m A cm-2时,该催化剂的过电位(Ej=50)仅为382 m V,催化剂的起始电位为1.46 V vs.RHE,表现出了优异的OER催化活性。（2）以聚苯乙烯球为模板,将硝酸铜和硝酸铁溶于无水乙醇中作为前驱体溶液,通过热分解的方法合成了具有三维多孔结构的Cu Fe2O4@C,以此为基底负载ZIF-67得到Cu Fe2O4/ZIF-67@C,最后在高温下经氨气处理后得到三维多孔结构的Fe3N/Fe Cu4/Co Fe@NC材料。该材料可以很大程度的提高ORR和OER的反应动力学。结果显示,对于ORR反应,其半波电位仅为(E1/2)0.87 V vs.RHE;对于OER反应,其电流密度达到10 m A cm-2时的过电位(Ej=10)仅为1.69 V vs.RHE。以此复合材料做空气阴极催化剂组装的锌-空气电池在0.64 V时的功率密度的为142.09 m W cm-2,在电流密度为10 m A cm-2的测试条件下组装的可充电锌-空气电池可以运行110 h。由Fe3N/Fe Cu4/Co Fe@NC作为空气阴极催化剂组装的全固态锌空电池表现出较好的功率密度和循环稳定性。
其他文献
排球是三大球之一,在国际体育赛事中取得过人的成绩,也在体育发展史上起着至关重要的作用,中国女排的精神激励着我们一代又一代的年轻人。2020年体育总局、教育部在第十三次会议决议形成《关于深化体教融合推进中学生体质发展的意见》,同时中央全面深化改革委员会已经明确,在体教融合中提到改善中小学生体育制度,确定了由教育和体育共同组织中小学生体育赛事,两者资源整合共同服务于体育赛事等。紧接着四川省体育局、教育
随着机器人技术的蓬勃发展,助力机器人的应用也逐渐发展到各行各业,其中用于降低人在行走过程中的代谢消耗且穿戴舒适的助力机器人具有广泛需求。在人类行走过程中,踝关节提供人体行进的主要能量,因此,研制一种能在行走过程中有效降低人体代谢消耗的踝关节助力机器人,有着重要的理论意义和应用价值。分析了国内外踝关节助力机器人研究现状,比较了踝关节助力机器人的作用形式,在此基础上,提出了一种主动储能式踝关节助力方法
脑卒中等中枢神经疾病易导致患者偏瘫,丧失日常生活能力。患者康复训练过程中,需要康复训练师进行大量重复性、高强度劳动。康复训练机器人技术是一种在康复医学领域中应用的新技术,它将机器人技术与康复医学理论相结合,能够为患者提供科学的康复训练,减轻康复训练师的工作强度。因此康复训练机器人研究具有重要的理论价值和社会意义。针对康复训练需求,提出了一种上肢康复训练机器人镜像运动实现方法,该方法可根据健肢运动信
随着我国工业化进程的不断推进,染料废水污染成为一个严重的环境问题。染料废水的处理方式很多,主要有吸附法、膜分离法、化学氧化法、生物降解法等。光催化技术作为一种新兴的环境治理技术,它可以直接利用太阳能将染料废水进行矿化处理。以金属有机框架为基体制备的光催化剂已被证明有良好的光催化性能。本文利用MOFs基材料成功构筑了三种不同类型的光催化复合材料,通过多种表征手段研究了它们的物理和化学结构,并采用降解
复分解电渗析在合成无机盐和有机物方面具有广阔的应用前景,但过程中的同名离子迁移会导致产品中进入杂质离子,使得产品纯度和过程效率下降。目前,复分解电渗析过程杂质离子迁移途径及同名离子迁移在其中作用并不明晰,因此,本文开展复分解电渗析过程中同名离子迁移规律研究并讨论其迁移机理,为揭示复分解电渗析过程中的离子迁移现象,获得高质量、高纯度的产品提供支撑。本论文针对上述问题,详细探究了电流密度、脱盐室浓度、
目前,随着工程领域应用中对轻量化和功能化要求的不断提高,高效、低成本的设计结构功能一体化的产品,在竞争日益激烈的全球市场显得至关重要。事实证明,有限元仿真技术作为验证产品结构设计的工具,可以模拟产品在复杂环境和多工况条件下的服役性能,通过静态和动态分析模拟不同环境下服役可靠性,从而实现复杂结构的优化设计,已成为工程领域中复杂结构产品设计及优化的重要分析方法,特别针对髋关节种植体和航空飞机发动机部件
本文首次研究了广泛使用的亚稳态光酸mPAH1与γ-环糊精（γ-CD）形成的包合物,研究了γ-CD的包合作用对mPAH1的溶解性、逆反应速率、水溶液中的稳定性和酸性的影响,利用紫外-可见吸收光谱法估算了由可见光驱动的包合物与甲基橙（Methyl orange,MO）之间的质子交换平衡。研究了mPAH1与配合物[Zn（2-pyterpy）2]（Cl O4）2·0.25H2O（1）之间的荧光共振能量转移
针对复杂装备历史数据往往存在非球形的特征，提出了一种基于密度聚类的复杂装备健康监测模型。从历史数据中估计各个样本的局部密度和类间距离，并综合考虑两者的统计特性以确定数据的聚类中心，对于新采集的复杂装备健康状态监测数据，如果它与聚类中心密度可达，就认为该复杂装备处于健康状态，否则就处于非健康状态。通过数值仿真技术分析了一个实际的复杂装备数据集，以及利用散点图、盒图和平行坐标系等可视化技术来验证计算结
中韩建交30年来，两国的交流合作在各领域均取得了积极而显著的成效。但近年来，朝韩军事对峙，韩国部署“萨德”,韩国民意基础受到破坏，特别是韩国新政府的对华策略，导致中韩关系呈现紧张态势，双方建立已久的“战略合作伙伴关系”面临挑战。面对复杂的朝鲜半岛局势，中韩双方需克服“文化争端”,筑牢“民意基础”;加强有关各方沟通，助推半岛和平稳定；制定有效应对方案，消除影响中韩关系的负面因素。