Pd 介孔杂化碳纳米复合材料的制备及其电催化性能研究
碳基电催化材料的制备及其催化性能研究
碳基电催化材料的制备及其催化性能研究一、引言在当今环境污染日益严重的背景下，寻找可替代传统石油能源的清洁能源具有重要意义。
碳基电催化材料因其良好的催化性能和可持续性而备受关注。
本文将介绍碳基电催化材料的制备方法，以及其在催化反应中的应用和性能研究。
二、碳基电催化材料的制备1. 石墨烯材料石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构，具有优异的导电性和催化活性。
常见的石墨烯制备方法包括化学气相沉积、机械剥离和氧化石墨烯还原等。
通过控制制备条件和添加不同的催化剂，可以获得具有特定结构和性能的石墨烯材料，用于水分解、电解还原和电化学传感等催化反应。
2. 碳纳米管材料碳纳米管是由碳原子构成的空心管状结构，具有高比表面积和良好的电导性，被广泛应用于能源转化和储存领域。
碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、电化学沉积和碳原子纳米薄膜剥离等。
通过调控碳纳米管的结构和尺寸，可以改善其催化活性和选择性，实现高效能源转换。
三、碳基电催化材料的催化性能研究1. 氧还原反应氧还原反应是一种重要的催化反应，旨在高效利用氧气和提高能源转化效率。
碳基电催化材料作为氧还原反应的催化剂具有重要的应用前景。
石墨烯和碳纳米管等材料在氧还原反应中表现出优异的催化性能，显示出较高的电子转移速率和反应活性，可作为燃料电池和超级电容器等能源存储和转换器件的重要组成部分。
2. 水电解制氢反应水电解制氢是一种可持续性高的制氢方法，其关键在于寻找具有高催化活性和稳定性的催化剂。
碳基电催化材料由于其良好的导电性和化学稳定性，被广泛研究用于水分解反应。
通过调控碳基电催化材料的结构和表面官能团，可以提高其催化活性和稳定性，实现高效制氢过程。
3. 二氧化碳还原反应二氧化碳还原反应是将二氧化碳转化为高值化学品或燃料的过程，具有重要的环境和能源应用价值。
碳基电催化材料在二氧化碳还原反应中展示出了良好的活性和选择性。
通过调控碳基电催化材料的表面结构和催化剂负载方式，可以提高二氧化碳的还原效率，实现碳资源的有效转化和利用。
多金属氧酸盐载Pd催化剂制备及其对甲酸氧化的电催化性能
等领 域得 到广 泛应 用 。由于 多金 属 氧 酸 盐 易 溶 于水 ， 此 ， 般 将 其 固定 在 载体 上 ， 介 孔 分 子 筛 上 。 因 一 如 目前 ， Ｆ Ｆ Ｄ Ａ Ｃ中较好 的 阳极催 化剂 为 Ｐ ／ ｄ Ｃ催 化 剂 ， 文 在 合成 ＳＷ， ｎＳ Ａ １ 本 ｉ ．Ｂ 。５的基 础 上 ， 备 和表 征 Ｓ 制
科技部 “ 八六 三”计划 （ ０６ Ａ ５ １７．０ ７ Ａ ５ １３ ２０ Ａ ０ Ｚ ５ ） 国家 自然 科 学基 金 （ ０ ７ ０ ７ 、 苏 省 自然 科 学 基 金 ２０ Ａ ０ Ｚ ３ ２０ Ａ ０ Ｚ ４ ，０ ７ Ａ ５ １９ 、 ２５３５ ） 江
上， 得到 ＳＷ、 ｎＳ Ａ一 ｉ —Ｂ １ Ｓ ５的复合物 。 用液相还 原法制备了 ＳＷ Ｓ ．Ｂ ．５负载 的 Ｐ （ ｄ ＳＷｌ ｎＳ Ａ． ） ｉ １ｎＳ Ａ １ ｄ Ｐ／ ｉ １ ．Ｂ １ 催 Ｓ ５
化 剂 ， 作 直 接 甲 酸 燃 料 电 池 （ Ｆ Ｆ 的 阳极 催 化 剂 。实 验 结 果 发 现 ， 然 Ｐ ／ ｉ ｎＳ Ａ １ 化 剂 与 碳 用 Ｄ Ａ Ｃ） 虽 ｄ ＳＷ。 —Ｂ ．５催 Ｓ
直接 甲醇燃料 电池 （ ＭＦ ） 有 结构 简 单 、 积 小 、 存 和携 带 方 便 等优 点 ， 民用 和 军用 便 携 电 Ｄ Ｃ具 体 储 是
源 及 电动交 通工具 的理想 动力 源 ＿ 。但 是 ， ｌ ｊ 甲醇具 有 一 定 的 毒性 ； 电化 学 氧 化过 程 中 ， 在 甲醇 氧 化 的 中 间物种会 使 一些催 化 剂 中毒而 失去催 化 活性 ； Ｄ Ｃ中最严 重 的问题 是 甲醇会 从 阳极透 过 电解 质膜 在 ＭＦ
剂 ］ 甲酸 的 电化 学 氧化性 能要 比甲醇好 ， ２ 由吉布 斯 自由能计 算 甲酸在 标 准状 态 下 的 理论 开 路 电位 为 １ ４ 比甲醇 高 Ｊ ． ５Ｖ， 。甲酸作 燃料 时 ， 甲酸 的浓 度 可高 达 ２ ｏ Ｌ 而 甲醇 的浓 度一 般 在 ２ ｍ ｌＬ 因此 ０ｍ ｌ ， ／ ｏ ， ／
《2024年新型多孔碳材料的合成与应用研究》范文
《新型多孔碳材料的合成与应用研究》篇一一、引言随着环境保护和可持续发展的重要性日益凸显，新型多孔碳材料作为一种高效、环保的吸附和分离材料，逐渐成为了科研领域的热点。
这种材料具有独特的孔结构、高的比表面积和良好的化学稳定性，广泛应用于能源存储、环境治理、催化剂载体等领域。
本文将详细介绍新型多孔碳材料的合成方法、结构特性及其在各领域的应用研究。
二、新型多孔碳材料的合成方法1. 物理法物理法主要是通过高温炭化或物理活化法等手段合成多孔碳材料。
该方法主要优点是过程简单、成本低，但合成出的多孔碳材料孔径分布较宽，比表面积相对较小。
2. 化学法化学法主要包括模板法、溶胶凝胶法等。
这些方法能够制备出孔径分布窄、比表面积大的多孔碳材料。
其中，模板法是利用模板剂的引导作用，制备出具有特定形状和尺寸的多孔碳材料。
三、新型多孔碳材料的结构特性新型多孔碳材料具有以下特点：1. 高的比表面积：多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，从而具有较高的比表面积，有利于吸附和分离等应用。
2. 可调的孔径分布：通过调整合成过程中的条件，可以制备出不同孔径分布的多孔碳材料，以满足不同应用的需求。
3. 良好的化学稳定性：多孔碳材料具有良好的耐酸碱、耐高温等特性，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。
四、新型多孔碳材料的应用研究1. 能源存储领域新型多孔碳材料作为锂电池、超级电容器等能源存储设备的电极材料，具有优异的电化学性能。
其高的比表面积和良好的导电性，使得电极材料能够充分接触电解质，提高电化学性能。
2. 环境治理领域多孔碳材料对有机污染物、重金属离子等具有良好的吸附性能，可用于废水处理、空气净化等领域。
此外，其优良的再生性能和可循环使用特点，降低了环境治理成本。
3. 催化剂载体多孔碳材料可作为催化剂载体，提高催化剂的分散性和稳定性。
同时，其独特的孔结构有利于反应物的扩散和传输，提高催化反应效率。
五、结论与展望新型多孔碳材料凭借其独特的结构和优良的性能，在能源存储、环境治理、催化剂载体等领域展现出广阔的应用前景。
氮掺杂碳负载镍基催化剂的设计合成及其电催化性能研究
氮掺杂碳负载镍基催化剂的设计合成及其电催化性能研究摘要：随着环境污染问题的日益严重，能源转化领域的研究备受关注。
设计、合成高效的催化剂是此领域的研究热点之一。
本研究采用杂化碳纳米材料为载体，将镍纳米材料与氮掺杂结合，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂。
通过SEM、TEM、XRD等表征手段对催化剂进行表征。
结果表明，氮掺杂对载体的晶格结构、表面电子结构和电荷密度分布有显著的影响，能够显著提升催化剂的电催化活性。
在酸性条件下，该催化剂对硫酸盐电解液中的氢气进行电催化还原反应时，表现出优异的电化学催化活性，且稳定性较好。
因此，该催化剂有望在能源转化领域中得到应用。
关键词：氮掺杂碳；镍纳米材料；催化剂；电催化性能；能源转化Introduction:随着全球对清洁能源需求的增加，能源转化领域的研究成为了研究的热点之一。
设计、合成高效的催化剂对于促进氢燃料电池和电化学制氢的发展至关重要。
传统的催化剂主要有Pt、Pd、Ru等，但是它们的使用受到了价格和供应的限制。
因此，寻找替代高效催化剂成为了研究重点之一。
杂化碳纳米材料因其特殊的晶体结构、优良的化学稳定性和高的导电性能，成为了作为载体制备催化剂的一种优良选择。
此外，将含氮组分掺杂到碳材料中，不仅可以增强催化剂对氧化物的吸附能力，还可以优化电子亲和力和电子密度分布等催化剂的属性，从而提升其催化活性。
本研究通过掺杂氮元素改变载体表面电荷分布和电子亲和力，将镍纳米材料均匀负载在氮掺杂碳载体上，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂。
采用SEM、TEM、XRD等表征手段对催化剂进行表征，并研究催化剂的电催化性能。
Results and discussion:实验结果表明，将镍纳米材料与氮掺杂碳载体结合，制备出氮掺杂碳负载镍基催化剂后，其表面结构得到了显著的改善。
此外，氮掺杂也使得催化剂电子密度分布更加均匀，并增强了界面导电性能。
这些因素促进了活性位点在表面形成，优化了催化剂的催化活性。
介孔碳 燃料电池催化剂
介孔碳燃料电池催化剂
介孔碳是一种有序介孔材料，具有良好的孔隙率、大比表面积、良好的电子导电性和水热稳定性等特点，可以作为燃料电池的电催化剂载体和多孔气体扩散电极的骨架。
当介孔碳负载金属纳米粒子后，可以制备高效的催化反应电极，应用于能量转换与转化器件。
介孔碳作为催化剂载体可以增大催化金属的分散性，提高催化金属与电解质的接触面积，从而增大气体电解液金属粒子的3相界面，提高反应活性。
介孔碳还为气液相传质提供了有利的通道，并与疏水性的扩散层一起控制着催化层的排水性能，具有良好的电子传导和优异的抗腐蚀性能。
因此，介孔碳在燃料电池催化剂领域具有一定的应用前景，有望为燃料电池的发展提供新的思路和方法。
不过，介孔碳的制备和应用仍需要进一步研究和探索，以实现其在燃料电池催化剂领域中的广泛应用。
介孔炭的直接制备及其电化学性能研究
Ｍｇ 一 ０ ｎ Ｃ－ ０ ｏ ｓ ｓ ｏ ｄ ｃ ｐ ｃｔ ｅ ｂ ｈ ｖｏ ． ｏ ａ ｅ ｏ ｈ ｒ — ｍｐ ａｅ Ｃ ８ ０ ａ ｄ Ｍｇ ９ ０ ｐ ｓ ｅ ｓ ｇ ｏ ａ ａ ｉ ｖ ｅ ａ ｉｒ Ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ａ ｄ ｔ ｉ ｅ ｌｔ ｄ ＯＭＣ． Ｃ ８ ０ ａ ｄ Ｍｇ － Ｍｇ 一 ０ ｎ Ｃ
第２ ７卷 第 ２期
２１ ０ １年 ２月
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Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＨＩ Ｓ ＯＵＲＮ ＮＯＲ ＡＬ ＯＦ Ｉ ＧＡＮＩ ＨＥＭＩＴ ＣＣ Ｓ ＲＹ
ＶｏＩ ７ Ｎｏ２ ． ． ２ ２ｌ — ２５ ９２
介 孑 炭 的直接 制备 及 其 电化 学性 能 研 究 Ｌ
炭嘲、 活性炭 纤维 ［ 、 纳米 管… 、 气凝 胶［ 纳米 门 碳 ０ ］ ］ 碳 、
将 柠 檬 酸镁 置 于管 式 炉 中 ， Ｎ 保 护 ｆ 量 为 通 ， 流 ７ Ｌ・ ｎ ） ０ ｍ ｍｉ ，以 ５℃． ｉ 的速 率 升 温 至 炭 化 温 ａ ｒｎ 度 ， 化 温 度 分 别 为 ６ ０ ７ ０ ８ ０和 ９ ０ ｏ 并 在 炭 ０ 、０ 、０ ０ Ｃ， 该 温度下 保持 １ 。 随炉 冷却 至室 温 炭化 后 的样 品 ｈ 用 ２ ｍ 卜Ｌ ｏ 的盐 酸 洗 涤去 除 样 品 中 的金属 及 其 衍 生物 ． 而后 用蒸 馏水 洗 涤 至 中性 ．０ ＝ １０ｃ 干燥 后得 到 【 产 物 ，分 别 标 记 为 Ｍｇ 一０ 、 Ｃ７ ０ Ｍｇ 一０ Ｃ ６ ０ Ｍｇ 一０ 、 Ｃ ８ ０和
碳化钼纳米材料的制备及电催化析氢性能
碳化钼纳米材料的制备及电催化析氢性能杨盼;石松;代斌;刘志勇;郭旭虹;彭邦华【摘要】为了解决电解水反应过程中金属Pt电催化析氢材料因价格昂贵导致电解水制氢成本过高的问题,本实验采用廉价易得的三聚氰胺和钼酸铵为原材料,通过800℃焙烧反应制备出了析氢催化剂碳化钼(Mo2C),并利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、元素微区扫描(mapping)对其晶型结构、形貌和颗粒尺寸、元素种类、含量及分布进行了表征分析,在0.5 mol/LH2SO4溶液中对Mo2C进行了电解水析氢活性与稳定性的性能测试,结果表明:此法制备的Mo2C电极材料析氢性能良好,电极工作13 h后依然稳定.本论文提供了一种制备Mo2C的简便方法,其作为析氢电催化材料可广泛应用于电解水制氢,以此缓解全球能源枯竭及环境问题.【期刊名称】《石河子大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)003【总页数】6页(P370-375)【关键词】碳化钼;电催化;析氢材料【作者】杨盼;石松;代斌;刘志勇;郭旭虹;彭邦华【作者单位】石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/化工绿色过程新疆兵团重点实验室/新疆兵团材料化工工程技术研究中心,新疆石河子832003【正文语种】中文【中图分类】O643.36随着当今世界科学技术的快速发展以及人类文明的不断进步，人们在享受科技创新成果的同时，也面临着化石燃料使用所引起的能源短缺及环境污染等一系列问题[1-2]。
基于载Pd有机框架纳米复合材料的构建及催化性能研究
基于载Pd有机框架纳米复合材料的构建及催化性能研究基于载Pd有机框架纳米复合材料的构建及催化性能研究摘要：有机框架材料 (MOFs) 以其高度可调性、多孔结构以及丰富的功能化位点在催化领域引起了广泛的兴趣。
本文以Pd作为催化剂，并将其嵌入到有机框架材料中，构建了一种载Pd有机框架纳米复合材料。
通过扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 和X射线粉末衍射 (XRD) 等技术对复合材料的形貌和结构进行了表征。
研究结果表明，所构建的载Pd有机框架纳米复合材料具有高度分散的Pd纳米颗粒，并且Pd颗粒均匀分布于有机框架材料的孔隙中。
进一步的催化性能测试表明，该载Pd有机框架纳米复合材料在氢化反应和氧化反应中表现出了显著的催化性能。
关键词：有机框架材料；Pd催化剂；纳米复合材料；催化性能1. 引言有机框架材料是一类由有机配体和金属离子或金属簇组装构成的多孔晶体。
由于其高度可调性和多孔结构，有机框架材料在分离、存储气体、催化和药物递送等领域具有广泛的应用前景。
其中，催化领域是有机框架材料的主要应用领域之一。
传统的催化剂由于其复杂的合成方法和不可控的催化活性往往存在一些不足，而有机框架材料作为催化剂的载体，具有结构可控性和功能化位点的优势，对提高催化反应的选择性和活性具有重要的意义。
2. 实验部分2.1 材料合成我们选择了一种具有较大孔径的有机框架材料作为载体，并使用水热合成法制备了该有机框架材料。
然后，在有机框架材料的合成过程中引入了Pd前体，通过静态吸附或浸渍法将Pd催化剂嵌入到有机框架材料的孔隙中。
2.2 表征方法扫描电子显微镜 (SEM) 的观察结果显示，所制备的复合材料具有均匀的颗粒分布和较大的比表面积。
透射电子显微镜(TEM) 分析结果表明，Pd颗粒的直径约为5-10 nm，并且高度分散在有机框架材料的孔隙中。
X射线粉末衍射 (XRD) 的结果显示，Pd颗粒具有面心立方结构，并且与有机框架材料的晶格相吻合。
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Pd/介孔杂化碳纳米复合材料的制备及其电催化性能研究
谢乔桥，刘明珠，何建平
*
（南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，211106，E-mail:jianph@）为提高直接甲醇燃料电池阴极催化剂的氧还原活性，本文使用低分子量的酚醛树脂为碳源，F127为模板剂，尿素为N 源，PdCl 2为Pd 源合成催化剂。
通过溶剂蒸发诱导自组装法，经热聚合，高温热处理制得金属粒子均匀分散，结构高度有序的N 掺杂Pd/有序介孔碳复合材料。
通过改变尿素的掺杂量以及煅烧温度等条件，寻找出最佳的制备N 掺杂的Pd/有序介孔碳复合材料的工艺方法。
采用X 射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料进行结构表征，表明所制得的N-Pd-OMC 符合材料具有高度有序的介孔结构。
如图1为Pd/介孔杂化碳复合材料的TEM 图，图中可看出复合材料呈高度有序的介孔结构。
利用旋转圆盘装置，在饱和氧气的0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 电解液中，进行了氧还原线性伏安扫描，研究此类催化剂的电催化性能。
图2为不同煅烧温度N-Pd-OMC 复合材料在0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 溶液中的线性扫描曲线，可以看出800℃煅烧条件下的催
化剂具有最优异的电催化性能。
图1Pd/介孔杂化碳复合材料的TEM 图
C u r r e n t /m A
Potential/V
图2N-Pd-OMC 在700℃，800℃，900℃，1000℃煅烧条件0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 体系中的
线性扫描曲线
Fig.2LSV of
N-Pd-OMC composites at 700℃,800℃,900℃,1000℃in the solution of 0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH
Synthesis of Pd Pd//mesoporou mesoporous
s hybrid carbon composites and the analysis of their electrocatalysis
Xie Qiaoqiao,Liu Mingzhu,He Jianping *
(Applied Chemistry,Nanjing University Of Aeronautics And Astronautics,211106,E-mail:jianph@)。