非贵金属氧还原反应催化剂的可控制备及催化应用研究
WS2复合材料的制备及应用研究进展
第 50 卷 第 1 期2021 年 1月Vol.50 No.1Jan.2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryWS 2复合材料的制备及应用研究进展侯传旭，张德庆（齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161000）摘 要：二硫化钨（WS 2）作为过渡金属二硫化物（TMDs）的一种，具有独特的二维结构、良好的稳定性和半导体特性。
近几年，以WS 2为基体制备的WS 2复合材料表现出许多优异的性能，受到越来越多研究人员的关注。
本文概述了WS 2复合材料的制备方法，以及近年来WS 2复合材料在催化剂、气敏传感器、电极材料、复合纤维材料、电磁波吸收材料等方面的应用，展望了WS 2复合材料的发展前景。
关键词：二硫化钨；复合材料；制备；发展前景中图分类号： TB 333 文献标识码：A 文章编号：1671 -9905(2021)01/02 -0037-04作者简介：侯传旭(1996-)，女，汉族，硕士研究生，研究方向为材料物理与化学。
E -mail:*****************收稿日期：2020-11-03WS 2是最早发现并得到研究的层状纳米材料之一[1-2]，其制备方法主要有液相剥离法[3]、化学气相沉积法[4]、水热法[5]和固相烧结法[6]等。
根据晶体结构中W 原子的2种配位形式（八面体配位和三棱柱配位），WS 2可分为金属相和半导体相。
金属相通过八面体配位形成 1T 型结构[图1(a)]，半导体相则通过三棱柱配位形成2H 型或3R 型结构[图1(b)] [7-9]。
WS 2通过W −S 共价键和较弱的范德华力，层间相互作用结合在一起，具有优异的光学、电学和机械性能[10]，在传感器[11-12]、催化剂[13-15]、电极材料[16-17]、润滑剂[18]等领域均有广泛的应用前景。
随着科技的发展，单一功能的WS 2已无法满足人们的需要，因此开发WS 2复合材料显得尤为重要。
非贵金属材料表面ORR和CO2RR应用的研究
非贵金属材料表面ORR和CO2RR应用的研究摘要：非贵金属材料表面的氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）应用是当前能源领域研究的热点之一。
本文综述了非贵金属材料表面的ORR和CO2RR的应用研究进展。
首先，介绍了ORR和CO2RR的基本原理和机理，然后详细阐述了不同类型的非贵金属材料在ORR和CO2RR 中的应用特点，并对其优缺点进行了分析和比较。
最后，本文讨论了未来非贵金属材料在ORR和CO2RR研究中的发展趋势和挑战，并在这方面的研究方向上提出了建议。
关键词：非贵金属材料；氧还原反应；二氧化碳还原反应；应用研究正文：引言在当今世界面临能源危机和环境问题的情况下，研究清洁、高效、可持续的能源技术已成为各国科技界普遍关注的焦点。
传统化石燃料的使用不仅导致大量的温室气体排放，而且资源也日趋枯竭。
因此，寻找一种清洁、高效的能源技术已成为我们所面临的一个重大问题。
利用氢气和电能的结合，即电化学合成氢气技术，已经被认为是一种可行的技术路线。
而氢气的产生离不开氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）。
ORR是电化学合成氢气技术中的一个关键过程，它是将氧气还原成水的反应。
ORR的反应速率、效率和稳定性是影响电化学合成氢气技术性能的主要因素之一。
很多贵金属材料已被证明在ORR中具有良好的活性和稳定性，比如铂、钴等。
但由于这些材料的成本较高难以大规模使用，因此人们将目光转向了非贵金属材料。
非贵金属材料是指那些金属价格低廉，具有良好电催化性能的材料。
目前，以碳、氮、硫等元素为基础的非贵金属材料已经被广泛应用于ORR中。
另一方面，CO2RR是电化学合成甲烷、乙烯等烃类化合物的关键反应之一。
CO2RR不仅可以为化学品工业提供可再生的原料，而且还可以促进大气中二氧化碳的减排。
贵金属材料如银、金等在CO2RR中表现出了很好的催化性能，但同样存在成本较高、稳定性较差的问题。
研究表明，非贵金属材料具有良好的CO2RR催化活性和稳定性，比如碳基材料、硼氮合金等。
非贵金属合金催化剂
非贵金属合金催化剂1.引言1.1 概述概述：非贵金属合金催化剂是一种新型的催化剂，其相对于传统的贵金属催化剂具有许多优势。
贵金属催化剂在催化反应中表现出色，但由于其成本高昂和稀缺性，限制了其广泛应用的可能性。
与此相反，非贵金属合金催化剂以其高效、经济和可持续的特点而备受关注。
本文旨在探讨非贵金属合金催化剂的定义、特点以及在催化反应中的应用。
首先，我们将介绍非贵金属合金催化剂的基本概念和定义。
随后，我们将详细阐述其相对于贵金属催化剂的优势和特点，包括其在催化反应中的高效性、催化活性的可调控性以及对环境的友好性。
接下来，我们将重点讨论非贵金属合金催化剂在各个领域中的应用。
无论是有机合成、能源转化还是环境保护，非贵金属合金催化剂都展现出广泛的应用前景。
通过实例分析，我们将探讨其在氢化反应、氧化反应和还原反应等方面的应用，并详细介绍其中的反应机理和催化性能。
最后，我们将总结非贵金属合金催化剂的前景和挑战，并展望其未来的发展方向和应用领域。
随着科技和研究的不断进步，非贵金属合金催化剂将在催化领域中扮演越来越重要的角色。
然而，其在催化剂设计、催化机理和活性控制等方面仍然面临一些挑战，需要进一步的研究和改进。
综上所述，本篇文章将通过对非贵金属合金催化剂的概述，展示其在催化领域中的研究进展和应用前景。
通过深入探讨其定义和特点以及在催化反应中的应用，我们将为读者提供对非贵金属合金催化剂的全面了解。
在未来的研究中，我们希望非贵金属合金催化剂能够得到更广泛的应用和进一步的发展。
1.2 文章结构文章结构:本文共分为引言、正文、结论三个部分。
引言部分主要概述非贵金属合金催化剂的研究背景和意义，并介绍了本文的结构和目的。
通过引言部分，读者可以了解到本文将重点讨论非贵金属合金催化剂的定义、特点以及在催化反应中的应用。
正文部分是本文的主要内容，主要分为两个小节。
首先，在2.1节中，将详细阐述非贵金属合金催化剂的定义和特点。
这将包括对非贵金属合金催化剂进行界定，并介绍其在催化领域中的重要性和优势。
V-Vo-Co3O4_催化剂的制备及其析氧性能的研究
近年 来,科 研 人 员 采 用 不 同 的 策 略 来 提 高 Co3O4 的导电性,进 而 提 高 其 催 化 活 性。 缺 陷 工 程 可以有效地调整催 化 剂 的 表 面 性 质 和 电 子 结 构,从 而增强 对 OER 的 电 催 化 活 性 。 [4-5] 如 WANG et al[3]使 用 强 还 原 剂 NaBH4 处 理 Co3O4,经 NaBH4 处理后成功在 Co3O4 纳米线 中 引 入 了 氧 空 位,所 得 到的富氧空位的 Co3O4 比初始的 Co3O4 的 OER 催
0引 言
阳极析氧 反 应 (OER)的 缓 慢 动 力 学 和 高 过 电 位是电解水制 氢 的 主 要 障 碍。 制 备 高 活 性 的 OER 催化剂,可以有 效 提 高 电 解 水 效 率。 贵 金 属 基 材 料 如 RuO2 和IrO2,被 认 为 是 最 先 进 的 电 催 化 剂,然 而 ,这 些 贵 金 属 基 材 料 的 低 储 量 、高 成 本 和 低 长 期 耐 久 性 严 重 限 制 了 其 广 泛 应 用 。 因 此 ,开 发 低 成 本 、高 性能、长期稳定性良好的 OER 催化剂意义重大。
第47卷 第2期 2024 年 3 月
煤炭转化
COAL CONVERSION
Vol.47 No.2 Mar.2024
燃料电池非贵金属催化剂
非贵金属催化剂在燃料电池领域中有着广泛的应用。
这种催化剂通常由过渡金属和碳材料组成，例如铁、镍、钼等，具有成本低、易获取的特点。
与贵金属催化剂相比，非贵金属催化剂的活性和稳定性还有待提高。
在非贵金属催化剂中，过渡金属和氮共掺杂碳（M-N-C，M=Fe、Co、Mn等）催化剂在酸性介质中表现出较好的氧还原（ORR）活性，因此在燃料电池领域受到广泛研究。
这些
催化剂中，以Fe-N-C类催化剂最具潜力，其在碱性条件下接近甚至优于Pt基催化剂的性能。
制备非贵金属催化剂的方法中，模板法是一种常用手段。
例如，中科大采用氨气辅助策略，完成从吡啶N到吡咯N配位的化学构型转化，从而成功制备出高纯度吡咯型FeN4位
点ORR电催化剂（HP-FeN4）。
总体而言，非贵金属催化剂具有成本低、易获取的优势，且部分性能可媲美甚至超过贵金属催化剂，因此是燃料电池领域的研究热点和发展方向。
然而，非贵金属催化剂的活性和稳定性仍需进一步提高，同时其制备方法也有待进一步优化。
镍基非贵金属催化剂研究进展
镍基非贵金属催化剂研究进展镍基非贵金属催化剂，作为一种重要的化学品，广泛应用于化工工业中的合成反应过程中，其性能和质量的优劣直接影响着反应的效率和收益。
随着绿色化工理念的不断提出和发展，更加环保、节约能源的镍基非贵金属催化剂的需求也日益增长。
本文将介绍镍基非贵金属催化剂的研究进展。
第一部分：镍基非贵金属催化剂的发展历程20世纪70年代后期，人们开始重视非贵金属催化剂的研究，当时合成氨生产中铁基催化剂已经替代了贵金属催化剂，但还面临着铁基催化剂的稳定性、选择性以及活性的提高等问题。
随着人们对催化剂研究的深入，镍基非贵金属催化剂逐渐成为研究的热点。
而在这个领域中，类晶态化学从实验室研究到了应用实际，其实现了在非贵金属催化剂领域高效、快速、可预测的发展。
类晶态催化剂是由非贵金属催化剂和支撑剂混合而成的，与传统催化剂相比具有更大的活性，也相比之前的镍基贵金属催化剂更具有成本优势。
第二部分：镍基非贵金属催化剂的类型1. 氢化镍非贵金属催化剂（HN-NPMC）HN-NPMC通常由镍基纳米颗粒和碳质载体引入到反应系统中，由于碳载体能够减少催化剂中毒物的形成，从而提高催化剂的稳定性和活性。
2. 非金属掺杂氧化物型催化剂该类催化剂包括许多种类，如钒、铜、铁和氧化锆等的掺杂催化剂。
这种催化剂的优点在于，非贵金属元素可以通过有针对性地调整物理、电子以及其它化学反应过程，提高催化剂的活性。
氧化钒等通常用于制备丙烯酸等化合物。
3. 镍基交叉化合物型催化剂交叉化合物型催化剂只需要将镍盐和稳定剂混合可以得到相关的催化剂，通过这方式可以控制其形态和活性，从而提高了催化剂的选择性。
第三部分：镍基非贵金属催化剂在有机合成中的应用在有机合成化学中，非贵金属镍催化剂广泛用于类似Suzuki反应的化学反应，如Heck反应、还原反应、墨菲环化反应，以及替代反应。
同时，这种催化剂在大环化、氢化反应、催化醛缩合成二元、三元羰基的反应中也有应用，虽然有时选择性不高，但相对于贵金属催化剂，其更加环保、能源消耗更低。
氧还原电催化
“催化剂的活性、稳定性和成本是评价其性能的三个关键指标。理想的ORR 电催化剂应具备高活性、长期稳定性和低成本。”
这一段话明确提出了评价电催化剂性能的三个重要标准，即活性、稳定性和 成本。这些标准不仅是催化剂设计的指导原则，也是评估催化剂性能的依据。
“纳米技术的发展为ORR电催化剂的设计提供了新的思路。通过精确控制催 化剂的纳米结构，可以显著提高其催化活性。”
这本书让我对氧还原反应有了更深入的理解。相比于金属电极和氢电极，空 气电极上的氧还原反应显得更为困难。然而，魏子栋教授却通过深入浅出的方式， 让我对这个看似复杂的过程有了清晰的认识。他详细解析了氧还原反应的机理， 使我明白了催化剂在反应中的重要作用，以及为何需要不断研究和开发新型的催 化剂。
书中对于氧还原电催化剂的设计依据进行了详尽的阐述。从催化剂的本征活 性、稳定性，到其与电极界面的相互作用，魏子栋教授都进行了详细的解析。这 些内容不仅让我对催化剂的设计有了更全面的理解，也为我今后在相关领域的研 究提供了宝贵的参考。
“氧还原反应（ORR）是能量转换和存储技术中的核心过程，例如在燃料电 池和金属-空气电池中。然而，其缓慢的动力学过程严重限制了这些技术的商业 化进程。因此，开发高效、稳定的ORR电催化剂至关重要。”
这一段话准确地指出了氧还原反应在能源转换技术中的重要性，以及当前面 临的挑战。它强调了电催化剂在解决这些问题中的关键作用，为读者后续深入了 解电催化剂的设计和优化提供了背景知识。
《氧还原电催化》这本书不仅为我提供了丰富的知识和信息，也激发了我对 于电催化氧还原反应研究的热情。通过阅读这本书，我不仅深入理解了氧还原反 应的机理和催化剂的设计依据，也对低铂催化剂、非贵金属催化剂以及防水淹与 多级孔结构的构筑有了更全面的认识。我相信，这本书对于我今后在电催化领域 的研究将起到重要的指导作用。我也希望更多的科研工作者能够读到这本书，从 中获取启示，共同推动电催化领域的发展。
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物降解手段，受到了广泛的关注和研究。
在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。
然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。
为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。
本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。
我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。
然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。
接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。
我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。
二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。
其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。
早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。
随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。
例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。
有机合成中的催化剂应用
有机合成中的催化剂应用有机合成是化学领域的重要分支，它研究有机物的合成方法和工艺。
催化剂是有机合成中不可或缺的重要工具，它能够加速生成目标有机物的反应，提高反应的选择性和收率。
本文将介绍有机合成中常见的催化剂及其应用。
一、贵金属催化剂贵金属催化剂在有机合成中具有重要的应用价值。
常见的贵金属催化剂有铑、钯、铂等。
它们在氢化反应、氧化反应和偶联反应中发挥着重要的作用。
1. 氢化反应贵金属催化剂在氢化反应中起到催化剂的作用，可以将烯烃或醛酮类化合物加氢生成饱和烃或醇。
例如，铑催化剂可以将烯烃转化为相应的烃，铂催化剂可催化醛酮类化合物的加氢反应。
这些反应在有机合成中广泛应用于药物合成、精细化学品制备等领域。
2. 氧化反应贵金属催化剂在氧化反应中也发挥着重要作用。
例如，铑催化剂可以催化醇的氧化反应，将其转化为醛。
这种氧化反应在制备香料和合成某些有机试剂时非常有用。
3. 偶联反应偶联反应是有机合成中常见的一类反应，可以将两个或多个有机分子连接在一起。
贵金属催化剂在偶联反应中具有很高的催化活性和选择性。
例如，钯催化剂在Suzuki偶联反应中被广泛应用，能够实现芳香化合物的偶联。
二、过渡金属催化剂除了贵金属催化剂外，过渡金属催化剂也在有机合成中得到广泛应用。
常见的过渡金属催化剂有铜、镍、铁等。
它们在环化反应、羰基化反应和还原反应中起到催化作用。
1. 环化反应环化反应是有机合成中常见的一类反应，可以构建环状有机分子骨架。
过渡金属催化剂在环化反应中发挥着重要作用。
例如，铜催化剂可以催化碳碳键形成的环化反应，有效地合成多环化合物。
2. 羰基化反应羰基化反应是有机合成中重要的一类反应，可以将非羰基化合物转化为羰基化合物。
过渡金属催化剂在羰基化反应中起到重要的催化作用。
例如，镍催化剂可以催化烯烃的羰基化反应，将其转化为酮类化合物。
3. 还原反应还原反应是有机合成中常见的一类反应，可以还原有机分子中的功能团。
过渡金属催化剂在还原反应中起到重要作用。
碳纳米管基非贵金属催化剂在电催化氧化还原中的应用研究进展
碳纳米管基非贵金属催化剂在电催化氧化还原中的应用研究进展王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【摘要】燃料电池和金属-空气电池是将化学能直接转化成电能的绿色电池,具有能量密度高、安全和环保等优点,相比传统能源具有独特优势.然而,目前阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)使用的贵金属铂(Pt)储量低,成本高,易中毒失活,严重限制了燃料电池的大规模应用.因此,开发廉价、高效、稳定的非贵金属催化剂成为研究热点.碳纳米管具有本征sp2杂化结构、优异的导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等突出优点,受到广泛关注.本文综述了碳纳米管基非贵金属ORR 催化剂的最新进展,主要包括非金属掺杂、过渡金属-氮-碳纳米管、负载过渡金属及其衍生物(氧化物、碳化物、氮化物、硫化物等)、负载单原子、与其他碳材料(石墨烯、多孔碳、碳纳米纤维)复合以及碳纳米管基自支撑电极.最后,对碳纳米管基非贵金属ORR催化剂的研究前景和下一步研究方向进行了展望.%Fuel cell and metal-air batteries are green batteries which directly convert chemical energy into electricity,possessing important merits compared to the traditional energy,examples of high energy density,safety and environmental benignity.However,the low reserves,high cost,easy poisoning and deactivation of precious metal platinum (Pt) used in cathodic oxygen reduction reactions (ORR) have severely limited the development of the fuel cell in large-scale.Therefore,the research on development of cheap,efficient and stable non-precious metal catalyst has become a hotspot.Carbon nanotubes (CNTs),owning to the outstanding feature such as the intrisic sp2 hybrid structure,excellent conductivity,highspecific surface area,good chemical stability,etc,have received wide attentions.Firstly,the recent progress in the noble-metal-free CNTs-based ORR catalysts were summarized,mainly including non-metal element doping,transition metal-nitrogen-CNTs,CNTs supported transition metals and their derivations (oxides,carbides,nitrides,sulfides,etc),CNTs supported single atoms,composited with other carbon materials (graphene,porous carbon,carbon nanofibers) and self-standing electrodes based on CNTs.Finally,the prospect and the future research direction of CNTs-based ORR catalysts are also discussed.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】16页(P807-822)【关键词】碳纳米管;燃料电池;氧还原;非贵金属催化剂;复合;单原子【作者】王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【作者单位】中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙410083;武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081;高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;国防科技大学理学院,长沙410073;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083;国防科技大学基础教育学院,长沙 410073;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言面对日益严重的能源危机和环境污染等一系列问题，迫切需要发展新型清洁、高效、安全的能源，这已成为全世界范围的共识。
一种自负载Fe-N-C氧还原催化剂及其制备方法[发明专利]
![一种自负载Fe-N-C氧还原催化剂及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4b51ce044afe04a1b171de03.png)
专利名称：一种自负载Fe-N-C氧还原催化剂及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：严祥辉,蒙紫薇,黄红明,房国丽,许皓,薛同,沈宏芳申请号：CN201910483401.X
申请日：20190604
公开号：CN110137518A
公开日：
20190816
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于电催化中非贵金属催化剂技术领域，具体涉及一种EDTAFeNa衍生的自负载Fe‑N‑C氧还原催化剂及其制备方法。
该自负载Fe‑N‑C氧还原催化剂的介孔孔径为3.9±0.2nm，比表面积为385±2mg，Fe元素含量为0.4±0.02at.％，N元素含量为2.6±0.2at.％，C元素含量为93±2at.％；所述自负载Fe‑N‑C氧还原催化剂是介孔分子筛和乙二胺四乙酸铁钠通过混合蒸发干燥‑惰性气体保护下热处理‑刻蚀‑酸处理‑热处理而得到。
本发明不但催化剂活性、选择性高，可实现在碱性电解质中高效电催化氧还原反应(ORR)，而且制备方法路线灵活、弹性空间大、操作可控、易于规模化生产。
申请人：北方民族大学,深圳市翠云谷科技有限公司
地址：750000 宁夏回族自治区银川市西夏区文昌北街204号北方民族大学
国籍：CN
代理机构：广东腾锐律师事务所
代理人：莫锡斌
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一种Ce-Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂及其制备方法和应用[发明专利]
![一种Ce-Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c0b77b164a35eefdc8d376eeaeaad1f3469311cb.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911383647.6(22)申请日 2019.12.27(71)申请人 大连理工大学地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人 宋玉江 张云龙 韩洪仨 (74)专利代理机构 大连东方专利代理有限责任公司 21212代理人 毛薇 房艳萍(51)Int.Cl.H01M 4/90(2006.01)(54)发明名称一种Ce-Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种Ce -Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂及其制备方法和应用，属于质子交换膜燃料电池催化剂领域。
将金属盐分散于溶剂中，加入有机酸和大环化合物，20-40℃条件下超声10-30min，于120-150℃反应6-12h，抽滤，洗涤至滤液为无色，烘干，高温热解碳化后得双金属团簇MOF基电催化剂。
本发明操作简单、易于控制、环境友好，制备得到的双金属团簇MOF基电催化剂具有很高的氧还原活性，可用于质子交换膜燃料电池。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 111129524 A 2020.05.08C N 111129524A1.一种Ce -Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将金属盐均匀分散于溶剂中，加入大环化合物和有机酸，在20-40℃条件下，超声处理10-30min，于120-150℃下反应6-12h，抽滤，洗涤至滤液为无色，烘干，于600-900℃下热解1-3h，得到Ce -Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂；所述的金属盐为锆盐和铈盐，所述的锆盐与铈盐的物质的量比为1-9:1；所述的大环化合物和金属盐的物质的量比为0.1-0.5:1。
所述的有机酸和金属盐的物质的量比为30-50:1。
2.根据权利要求1所述的一种Ce -Zr双金属团簇MOF基氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，所述的有机酸为CH 2O 2、C 2H 4O 2、C 2HF 3O 2、C 3H 6O 2、C 4H 8O 2、C 2H 2Cl 2O 2、C 7H 6O 2、C 8H 8O 2中的一种或两种以上的混合物。
一种化学连接的非贵金属异质结构复合材料及其制备方法和应用[发明专利]
![一种化学连接的非贵金属异质结构复合材料及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ae22dfd85727a5e9846a6153.png)
专利名称：一种化学连接的非贵金属异质结构复合材料及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：范修军,杨洋,张献明
申请号：CN202010093207.3
申请日：20200214
公开号：CN111167502A
公开日：
20200519
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种化学连接的非贵金属异质结构复合材料及其制备方法和应用，目的是制备出一种替代贵金属催化剂的自然丰富的非贵金属高效电催化剂。
本发明的技术方案是：以五氯化铌(NbCl)和钼酸铵((NH)MoO·4HO)为金属前驱体，以硫脲(CHNS)和氨气(NH)为硫和氮源，与具有丰富含氧官能团的氧化石墨烯进行水热自组装，随后进行冷冻干燥，最后在氨气/氩气气氛下，通过可控的化学气相沉积方法制备出化学连接的非贵金属异质结构复合材料NbNO‑MoS/NG，所述
NbNO‑MoS/NG复合材料对HER具有高的电催化活性，在酸性和碱性条件下均具有优异的催化析氢反应性能和良好的稳定性。
该催化剂具有电催化析氢性能，其活性高、起始电势低，电流密度大、塔菲尔斜率小、性能稳定等优点。
申请人：山西大学
地址：030006 山西省太原市小店区坞城路92号
国籍：CN
代理机构：山西五维专利事务所(有限公司)
代理人：何翠霞
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《2024年非贵金属Cu-N-C催化剂的制备及其电催化氧化甘油性能研究》范文
《非贵金属Cu-N-C催化剂的制备及其电催化氧化甘油性能研究》篇一非贵金属Cu-N-C催化剂的制备及其电催化氧化甘油性能研究一、引言随着全球对清洁能源和环境保护的日益关注，寻找替代传统贵金属催化剂的环保、高效催化剂成为了研究的热点。
其中，非贵金属催化剂以其独特的优势，如低成本、高稳定性及良好的催化活性，正逐渐在电催化领域占据重要地位。
本篇论文将主要研究非贵金属Cu-N/C催化剂的制备及其在电催化氧化甘油中的应用。
二、非贵金属Cu-N/C催化剂的制备制备非贵金属Cu-N/C催化剂的主要步骤包括：原料的选择与准备、催化剂的合成以及催化剂的后处理。
1. 原料的选择与准备首先，我们选择碳材料（如碳纳米管、石墨烯等）作为催化剂的载体，同时选择含氮前驱体（如尿素、氨水等）以及铜源（如硝酸铜等）。
这些原料的纯度和质量对最终催化剂的性能具有重要影响。
2. 催化剂的合成本实验采用一种简单且有效的湿化学法来合成Cu-N/C催化剂。
首先将碳材料与含氮前驱体混合均匀，再加入铜源溶液进行共混，然后在适当的温度下进行热处理，使铜离子在碳材料上形成均匀的分布并与氮元素形成键合。
3. 催化剂的后处理经过热处理后，我们得到初步合成的Cu-N/C催化剂。
为了进一步提高其性能，我们还需要对催化剂进行一些后处理，如酸洗、高温煅烧等。
这些后处理步骤能够去除杂质、提高催化剂的比表面积和孔隙度，从而提高其电催化性能。
三、电催化氧化甘油的性能研究我们通过一系列实验来研究非贵金属Cu-N/C催化剂在电催化氧化甘油中的应用。
1. 实验方法与设备我们使用循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等电化学方法对催化剂的性能进行评估。
同时，我们还使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等设备对催化剂的形貌和结构进行观察和分析。
2. 实验结果与分析通过CV和LSV等电化学方法，我们发现非贵金属Cu-N/C 催化剂在电催化氧化甘油中表现出良好的性能。
几种钴基和镍基非贵金属催化剂的设计及其光(电)催化制氢的性质研究共3篇
几种钴基和镍基非贵金属催化剂的设计及其光（电）催化制氢的性质研究共3篇几种钴基和镍基非贵金属催化剂的设计及其光（电）催化制氢的性质研究1随着全球能源需求的不断增长以及环境污染的加剧，寻找高效、可持续的新能源技术已成为当今世界面临的重大挑战。
其中，光（电）化学制氢技术作为一种绿色、清洁、可再生的氢气生产方式，备受关注。
而催化剂作为光（电）化学制氢技术中的重要组成部分，直接影响到整个体系的催化性能。
钴基和镍基非贵金属催化剂是一类性能优异、价格低廉的催化剂，近年来备受研究者的关注。
本文将探讨几种钴基和镍基非贵金属催化剂的设计及其光（电）催化制氢的性质研究。
首先，钴基催化剂的设计在催化活性方面比镍基催化剂更具优势，因为钴元素具有较高的电导率、催化活性和稳定性。
钴基催化剂通常是由无定形碳（a-C）或氧化钴（CoO）等物质作为载体，通过界面修饰和杂化化学方式，将纳米颗粒与载体表面紧密结合，从而实现对活性位点的高度控制和分散，进而提高催化活性。
钴基催化剂主要是利用照射光源促进样品表面发生化学反应来制氢，在光照下制氢活性较高，在黑暗条件下也有一定的催化能力。
其次，镍基催化剂具有易制备和结构简单、催化活性高等特点。
镍基催化剂的制备一般采用著名的光辅助还原法，即将电子受体还原成Ni（0）状态，与活性位周围的光生电子结合，形成光生活性位点。
镍基催化剂在可见光及紫外线辐射下都具有良好的光（电）催化性能，但催化剂的活性和稳定性取决于制备方法和镍与载体之间的交互作用。
此外，还有一种新型的钴基光（电）催化剂——结构可控的两亲性有机小分子助剂配合物。
这类催化剂可以通过不同的化学方法制备出不同结构的两亲性有机分子，并与钴离子配合。
这种催化剂具有高的催化活性和稳定性，能够在光照和黑暗条件下分别进行光（电）化学制氢反应。
总之，钴基和镍基非贵金属催化剂的设计及其光（电）催化制氢的性质研究，为深入探究光（电）化学制氢技术提供了新思路和新方法。
MOF衍生M-N-C的可控制备及催化氧还原性能研究
MOF衍生M-N-C的可控制备及催化氧还原性能探究摘要：金属有机框架（MOF）是一种具有丰富结构和调控性能的多孔材料，广泛应用于催化、气体储存、分离、催化氧化还原等领域。
近年来，通过在MOF中引入氮掺杂实现衍生材料（M-N/C）的制备，其催化氧还原活性和稳定性显著提高。
本文综述了MOF衍生M-N/C的可控制备方法以及其在催化氧还原反应中的性能探究。
1. 引言金属有机框架作为一种多孔材料，具有可调性、高稳定性、高比表面积等优点，在能源和环境领域有着重要应用。
然而，原始的MOF材料在催化氧还原反应中的活性较低，限制了其在能源转化和储存中的应用。
因此，通过衍生MOF制备具有优良催化性能的材料成为一种探究热点。
2. MOF衍生M-N/C的制备方法2.1 热解法热解法是一种常用的制备M-N/C材料的方法。
以金属有机框架为前驱体，在高温下进行热解，使得金属离子和有机配体分离，形成金属/碳纳米复合材料。
2.2 化学还原法化学还原法通过在MOF的制备过程中加入可还原剂，使得金属离子还原为金属纳米颗粒，并与MOF中的有机配体相结合形成金属/碳纳米复合材料。
2.3 氮掺杂法氮掺杂法是一种将氮原子引入MOF材料中的方法。
通过在MOF材料制备过程中引入含氮化合物，使得MOF材料中的金属和氮原子相结合，形成M-N/C复合材料。
3. M-N/C在催化氧还原反应中的性能探究M-N/C材料在催化氧还原反应中表现出良好的催化性能。
其主要机理是通过金属/碳界面的互相作用、氮掺杂提供的活性位点以及碳负载物的催化效果来提高氧还原活性。
3.1 催化活性M-N/C材料具有较高的氧还原活性，其主要原因是金属/碳界面能够增进氧还原反应速率。
此外，氮原子的引入还能够提供额外的催化活性位点，进一步提升氧还原反应速率。
3.2 催化稳定性M-N/C材料具有较好的催化稳定性，可以在酸性和碱性条件下保持较高的催化活性。
其稳定性的提高主要归因于金属/碳界面的增强和氮掺杂的稳定作用。
066.催化湿式氧化处理氨氮废水贵金属-非贵金属催化剂研究
第二届全国流域生态保护与水污染控制研讨会论文集-1-催化湿式氧化处理氨氮废水贵金属-非贵金属催化剂研究符继乐，杨凯旭，张诺伟*，郑进宝，陈秉辉*厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室摘要：氨氮废水对环境的危害日益严重，经济有效地控制水体中的氨氮含量刻不容缓。
催化湿式氧化技术可一次性地将氨氮催化转化为无害的氮气，但现有较为有效的催化剂多为贵金属催化剂，且贵金属含量较高，工作条件为高温高压，难以实现工业应用。
本文利用贵金属和非贵金属的协同作用，采用共浸渍法成功制备出了具有良好低温催化活性的氨氮催化湿式氧化贵金属-非贵金属纳米合金催化剂，所制催化剂贵金属含量低于1%，在反应温度为180ºC，反应压力为1MPa，处理量为100L/(Kg催的条件下，能脱除废水中97%以上的氨氮，即使在80ºC的反应条件下也能脱除40%以上的氨氮化剂.h)（氨氮初始浓度为2000ppm，N2的选择性大于98%），且所制纳米合金催化剂具有良好的稳定性。
关键词：氨氮废水；催化湿式氧化；选择氧化；贵金属-非贵金属纳米合金废水中氨氮的存在不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭、破坏水体生态平衡，而且增加生活和工业用水前处理的难度和成本，甚至对人类产生毒害作用。
开发经济、绿色、高效的氨氮废水处理技术刻不容缓，但因各种原因或技术的局限性，氨氮废水处理难题一直未能彻底解决。
目前，氨氮的处理方法主要有吹脱法、离子交换法、吸附法、折点氯化法、化学沉淀法、生物法和催化湿式氧化法等。
吹脱法、离子交换法和吸附法等物理处理方法只是将氨氮转移，并没有将其转化，因而需要考虑氨氮二次处理问题，且物理处理方法受传质限制，无法彻底除去水中的氨氮。
折点氯化法、化学沉淀法能较好的处理低氨氮浓度的废水，但面对高浓度氨氮废水，其处理操作费用高居不下，且往往由于加入其它化学成分而带来二次污染。
生物法是目前处理低浓度氨氮（<300mg/L）废水最主要的方法，但其工艺流程复杂，处理设备多，常需外加碳源，能耗大，成本高，且难以处理高浓度氨氮废水以及有毒废水。
限域型贵金属氧还原反应电催化剂研究进展
限域型贵金属氧还原反应电催化剂研究进展胡冶州;王双;申涛;朱叶;王得丽【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2022(11)4【摘要】开发高效的氧还原反应电催化剂是实现质子交换膜燃料电池规模化应用的关键技术之一。
目前常用的贵金属催化剂成本较高,并且稳定性仍需改善。
物理限域是改善催化剂稳定性的有效策略,在不影响贵金属催化剂催化活性的前提下,物理限域层不仅可以抑制催化剂的烧结,还能够减少催化剂在反应过程中的团聚、脱落以及溶解等问题,从而提升催化剂的寿命。
本文回顾了近年来用于电催化氧还原反应的限域型贵金属催化剂,主要包括导电聚合物限域、非金属氧化物限域、金属氧化物限域以及碳层限域的贵金属催化剂。
根据限域层制备策略不同,重点分析了限域层的孔结构、导电性、致密性、抗腐蚀性与催化剂性能之间的构效关系。
着重介绍了实现碳层限域的三种策略,包括“沉积-转化”、“嵌入-转化”以及“一步热解”。
分析表明,通过构筑具有丰富孔结构、高导电性及合适厚度的限域层能够在保证活性的同时显著提升催化剂稳定性。
最后对全文进行了总结并对当前存在的问题进行了整理,同时对未来限域型催化剂的发展进行了展望。
【总页数】14页(P1264-1277)【关键词】质子交换膜燃料电池;氧还原反应;限域型贵金属催化剂;物理限域层;电催化稳定性【作者】胡冶州;王双;申涛;朱叶;王得丽【作者单位】香港理工大学应用物理系;能量转换与存储材料化学教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8【相关文献】1.形貌可控的铂类贵金属氧还原电催化剂研究进展2.碳基非贵金属氧还原电催化剂的活性位结构研究进展3.基于大豆的Fe-N掺杂的介孔碳:一种高效低成本的非贵金属氧还原反应电催化剂4.基于大豆的Fe-N掺杂的介孔碳:一种高效低成本的非贵金属氧还原反应电催化剂5.基于血红素衍生的中空非贵金属催化剂氧还原反应电催化活性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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非贵金属氧还原反应催化剂的可控制备及催化应用研究
制约燃料电池的广泛应用的最大瓶颈在于阴极氧还原反应催化剂催化活性不足及采用贵金属Pt催化剂带来的高额成本。
发展非贵金属氧还原反应催化剂是目前燃料电池领域最有可能突破这一瓶颈的途径。
近年来,非贵金属氧还原反应催化剂的制备和性能调控研究受到广泛关注。
尽管如此,关于非贵金属氧还原反应催化剂的研究在如何提高催化剂活性和降低催化剂成本方面依然面临很大的挑战。
本论文针对这一问题,通过系统研究催化剂前驱体的选择和优化、合成策略优化等,实现了非贵金属氧还原催化剂纳米材料的可控制备并对其催化活性予以调控。
研究内容主要可以分为以下几个部分:首先,提出一种简单、经济的方法实现制备单分散的、尺寸可控的基于Co的ZIF材料—Nano-P-ZIF-67。
该合成方法简便、产量高,因此非常容易实现Nano-P-ZIF-67的大规模制备。
本研究合成的Nano-P-ZIF-67相比于之前文献报道过的ZIF材料具有更高的比表面积。
研究发现催化剂的粒径对催化剂的活性有直接的影响,对催化剂粒径优化后,Nano-P-ZIF-67在碱性介质中具有良好的氧还原反应催化活性。
第二,在此基础之上,我们提出基于Ostwald熟化机制的热解策略,用于制备新型的高效氧还原反应催化剂。
该方法利用可降解的金属氧化物作为核心来控制和促进含N碳前驱体的石墨化,在经过加热和酸处理后,制备了N-掺杂石墨化碳中空纳米粒子。
该合成策略改善了其石墨化程度,增大了比表面积同时将非活性石墨包封的金属颗粒的生成最小化。
最后,我们从催化剂的成本入手,采用来源广泛、绿色可再生、成本低廉的生物废弃物豆渣作为原料,通过合成步骤、活化剂的量和活化温度等优化,制备了一系列非贵金属催化剂。
我们通过对上述催化剂进行系统的形貌、孔径、元素成分分析,筛选出具有相互交联的大孔径孔洞和高比表面积的BD-700-A3催化剂。
该催化剂不仅具有巨大的成本优势,而且在碱性条件下拥有显著优于商业用Pt/C催化剂的催化活性。