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2023年 第29卷 第5期    刊出日期：2023-05-28

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第29卷第5期封面和目次

2023, 29(5):  0-0. 

摘要 ( 42 )   PDF (56856KB) ( 145 )  

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2023, 29(5):  2217111.  doi:10.13208/j.electrochem.2208110

摘要 ( 86 )   HTML ( 164)   PDF (266KB) ( 133 )  

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论文



CeO₂电子调控FeNi纳米片大电流密度电解水催化剂

丁明宇, 蒋文杰, 余天琦, 卓小燕, 覃晓静, 尹诗斌

2023, 29(5):  2208121.  doi:10.13208/j.electrochem.2208121

摘要 ( 500 )   RichHTML ( 237)   PDF (3314KB) ( 833 )  

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开发高活性的大电流密度非贵金属双功能催化剂对于电解水制氢的发展意义重大。本文通过水热法和高温退火处理制备了自生长在泡沫镍上的CeO₂电子调控的FeNi双金属复合物多孔纳米片(NiFe₂O₄-Fe₂₄N₁₀-CeO₂/NF)。电化学测试结果表明,NiFe₂O₄:-Fe₂₄N₁₀-CeO₂/NF 在1.0 mol·L^-1KOH电解液中具有出色的析氧和析氢反应（OER和HER)活性，在±1000 mA cm^-2电流密度下所需的过电位分别为352 mV和429 mV。将其组装成电解水（OWS）两电极体系，只需1.81V的电池电压就能达到100 mA ·cm^-2的电流密度。对于OER、HER和OWS，可以在+500 mA cm^-2的电流密度下稳定运行30小时，其优异的大电流密度催化性能可以归功于CeO₂对于FeNi复合物的电子结构调控增强了催化剂的本征活性和反应中间体的吸附。原位生长在泡沫镍(NF)上的多孔纳米片可以增强活性位点与电解质的接触，并利于气体产物的释放，从而提高其化学稳定性和机械稳定性。本工作为制备双功能非贵金属电解水催化剂提供了一种新思路。



氮掺杂多孔碳包覆铁纳米粒子催化剂用于高效碱性介质中氧还原反应

李春艳, 张蕊, 巴笑杰, 姜晓乐, 阳耀月

2023, 29(5):  2210241.  doi:10.13208/j.electrochem.2210241

摘要 ( 412 )   RichHTML ( 162)   PDF (1746KB) ( 529 )  

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合理设计和合成非贵金属催化剂对提高氧还原反应的催化活性和稳定性具有重要意义，但仍然存在重大挑战。本工作采用功能化金属有机框架材料为前驱体，合成了氮掺杂多孔碳包覆Fe纳米粒子催化剂（Fe@N-C）。Fe纳米颗粒的嵌入提高了催化剂的石墨化程度和石墨化氮的比例，同时促进了中孔的形成。Fe@N-C-30催化剂在碱性溶液中表现出良好的氧还原反应活性（E₀ = 0.97 V vs. RHE，E_1/2 = 0.89 V vs. RHE）。此外，与商用Pt/C相比，Fe@N-C-30催化剂具有更好的耐甲醇性和循环稳定性。其优异的电催化活性归因于高的电化学表面积、相对高比例的石墨化氮、独特的孔结构以及包覆的Fe颗粒与碳层之间的协同效应。本工作为利用金属有机框架材料制备高效非贵金属ORR催化剂提供了一种有前景的方法。



磷掺杂的Ru-Pt合金催化剂及其电催化碱性析氢性能

黄荣钦, 廖卫平, 晏梦璇, 刘石, 李远明, 康雄武

2023, 29(5):  2203081.  doi:10.13208/j.electrochem.2203081

摘要 ( 685 )   RichHTML ( 215)   PDF (2451KB) ( 768 )  

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可再生能源驱动电催化水分解产氢气在现代氢能及氢燃料电池可持续发展方面，有着极其重要的地位。其中，性能优良催化剂的设计与开发又是重中之重。本文重点发展了一种磷掺杂的铂-钌合催化剂(Ru-P)#Pt/C），TEM分析确认Ru金属纳米粒子的球形形态，XRD表征Ru纳米粒子以六方密堆积形式存在。XPS分析进一步说明了Ru以金属态存在，Pt的原子比在14.5%左右，且以轻微氧化的状态存在，表明其可能与P成键。(Ru-P)@Pt合金催化剂在碱性电解液中表现出优异的电解水析氢性能，在10 mA·cm^-2的电流密度下的过电位仅为17 mV vs. RHE，Tafel斜率值为27 mV·dec^-1，表明该催化剂析氢决速步为Tafel步骤。而同等条件下，仅P掺杂的Ru催化剂及Pt负载的P掺杂的CNT，其性能均远逊于该目标催化剂，表明了P与Pt共掺杂的协同作用。(Ru-P)#Pt/C合金催化剂经过24 h耐久性测试，其10 mA·cm^-2的过电位及稳定性测试后LSV电流仅出现轻微衰退。这表明P掺杂的Ru-Pt合金催化剂中Ru、Pt、P活性位点间的协同作用，显著提高了电催化析氢活性与稳定性，为高性能碱性电解水析氢催化剂的设计打开了广阔的前景。



低共熔溶剂辅助合成新型的网状纳米结构用于加速甲酸电氧化

张俊明, 张小杰, 陈瑶, 房英健, 樊友军, 贾建峰

2023, 29(5):  2206231.  doi:10.13208/j.electrochem.2206231

摘要 ( 510 )   RichHTML ( 88)   PDF (2050KB) ( 664 )  

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低共熔溶剂（DESs）是一种用于可控合成金属纳米结构的溶剂。在氯化胆碱-尿素DESs中，使用抗坏血酸作为还原剂可以制备由交错的纳米片和纳米球组成的花状Pd纳米颗粒，并且其自发地转化为三维网络纳米结构。此纳米网状结构的形成机制也有系统的研究，其中，DESs作为溶剂和软模板用于形成3D花状钯网络纳米结构（Pd-FNNs），CTAB和NaOH的用量在Pd-FNNs的各向异性生长和生成中起着至关重要的作用。Pd较低的电催化性能是阻碍燃料电池商业化应用的主要挑战之一。然而，具有较低表面能和丰富晶界的3D Pd-FNNs对甲酸氧化反应表现出增强的电催化活性和稳定性，其质量活性和本征活性分别是商业Pd黑催化剂的2.7和1.4倍。因此，此策略为合成独特的Pd基纳米结构提供了一种可行的路径。