陈煜
- 作品数：16 被引量：6H指数：2
- 供职机构：陕西师范大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：理学电气工程一般工业技术文化科学更多>>
- 氮掺杂石墨烯气凝胶负载的钌纳米晶用于宽pH范围析氢反应被引量：4
- 2022年
- 析氢反应(HER)是电解水过程中的关键半反应之一,设计和合成高性能、低成本的HER电催化剂至关重要.铂(Pt)基电催化剂是酸性、碱性和中性电解质中最有效的HER催化剂,但高昂的价格制约了其广泛应用.钌(Ru)基纳米材料具有高HER活性、稳定性以及相对较低的成本(Ru金属的价格仅为Pt金属的1/20‒1/4),是替代铂基HER电催化剂的理想电极材料,因此,发展简单高效的高活性Ru基HER催化剂合成方法具有重要意义.本文以还原氧化石墨烯和钌-聚烯丙胺(RuⅢ-PAA)络合物为前驱体,采用简单的吸附-热解策略,合成了高质量的氮掺杂石墨烯气凝胶负载的钌纳米晶纳米复合材料(Ru-NCs/N-GA).能量色散X射线光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等结果表明,RuⅢ-PAA络合物能够均匀吸附于三维多孔石墨烯气凝胶表面,作为氮(N)源和Ru源;Ru-NCs/N-GA纳米复合材料和无氮掺杂的Ru-NCs/GA纳米复合材料均具有三维多孔结构,有利于催化剂与电解质的充分接触,从而加速了电催化反应过程中的传质.在Ru-NCs/N-GA中,超小的钌纳米晶均匀地锚定在氮掺杂的石墨烯气凝胶表面,而无氮掺杂的Ru-NCs/GA纳米复合物中钌纳米晶团聚非常严重,表明氮的掺杂对于控制钌的晶粒尺寸非常重要.随着处理温度的升高,钌纳米晶的粒子尺寸和基底的导电性增加,但缺陷程度有所下降,在900°C热处理所获得10 wt%Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料具有良好的钌纳米晶分散性(钌纳米粒子尺寸仅为2.3 nm).HER电化学测试结果表明,Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料在1 mol/L HClO4和1 mol/L KOH电解液中仅需要52和36 mV的过电位即可达到10 mA cm^(−2)的电流密度,与20 wt%Pt/C电催化剂HER性能相当,且优于其他温度处理的Ru-NCs/N-GA和目前报道的大部分Ru基HER电催化剂.与此同时,Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料也显示出良好的HER稳定性.Ru-NCs/N-GA纳米复合材料中Ru纳米晶的超细
- 丁钰曹凯文贺嘉伟李富民黄昊陈沛陈煜
- 关键词：气凝胶析氢反应电解水制氢电催化反应
- 界面效应增强贵金属纳米晶电催化性能
- 陈煜
- 关键词：电催化纳米材料贵金属
- 界面效应增强贵金属纳米晶电催化性能
- 直接甲醇燃料电池具有比能量高、清洁、结构简单、安全方便等优点,在便携式电子设备和汽车电源等领域具有广泛的应用前景。直接甲醇燃料电池中,Pt基纳米材料是阴极氧气还原(ORR)首选催化剂。然而,ORR动力学迟缓、催化剂稳定性...
- 陈煜
- 文献传递
- 界面效应增强贵金属纳米晶电催化性能
- 陈煜
- 界面效应增强贵金属纳米晶电催化性能
- 直接甲醇燃料电池具有比能量高、清洁、结构简单、安全方便等优点,在便携式电子设备和汽车电源等领域具有广泛的应用前景。直接甲醇燃料电池中,Pt基纳米材料是阴极氧气还原(ORR)首选催化剂。然而,ORR动力学迟缓、催化剂稳定性...
- 陈煜
- 关键词：电催化纳米材料贵金属
- 文献传递
- 铑基纳米晶HER/OER/EOR/MOR/NRR应用初探
- 尺寸控制、形貌调控、组分调节是增强贵金属纳米晶催化性能的三大常规策略。报告重点介绍了二维超薄Rh纳米片及PtRh合金纳米结构的合成及其在化学产氢、电解水、燃料电池和氮气电化学还原产氨领域中的应用。二维超薄Rh纳米片具有超...
- 陈煜
- 文献传递
- 界面效应增强贵金属纳米晶电催化性能
- ＜正＞直接甲醇燃料电池具有比能量高、清洁、结构简单、安全方便等优点,在便携式电子设备和汽车电源等领域具有广泛的应用前景。直接甲醇燃料电池中,Pt基纳米材料是阴极氧气还原（ORR）首选催化剂。然而,ORR动力学迟缓、催化剂...
- 陈煜
- 文献传递
- 师范大学师资培养方式改革——以S师范大学免费师范生教育政策为例
- 2014年
- 在教育综合改革的背景下,师范大学师资培养制度改革将何去何从?S师范大学承担着国家免费师范生培养的任务,肩负着乡村基础教育质量整体提升的重任。面对国家政策与学校发展的双重困境,S师范大学藉由免费师范生培养政策探寻出一系列因地制宜的政策。通过免费师范生政策既回应着国家的教育综合改革,又催生着自身的转型与改革。
- 陈煜
- 关键词：免费师范生教育改革
- 化学功能化增强贵金属纳米晶电催化性能
- 2023年
- 基于电催化过程的可再生和清洁能源的生产、转换和储存技术(如水电解和燃料电池)是缓解全球能源短缺和环境污染问题的有效手段.目前,水电解和燃料电池技术的实际应用缺乏高效、稳定的电催化剂来驱动动力学迟缓的阴极和阳极反应.贵金属纳米晶由于其独特的电子结构和高化学惰性而具有高电催化活性和稳定性.为了提升贵金属纳米晶的本征电催化性能,大量研究聚焦在利用面积效应、晶面效应和不同组分之间的协同效应来调控贵金属的粒径、形貌和化学成分.事实上,贵金属纳米晶的电催化性能也与其表/界面性质密切相关.电催化剂表面的化学功能化可以改变电极/电解质界面结构,从而提高电催化活性和选择性,这对开发新型高效的电催化剂具有重要的理论意义.本文系统介绍了本课题组开发的聚胺(PAM)功能化贵金属纳米电催化剂的合成方法及其在燃料电池和电解池等能源转换装置中的应用,具体包括:通过引入PAM控制反应动力学来调控纳米晶体的结构和形态,构建界面功能化贵金属纳米电催化剂;利用金属表面修饰的PAM分子改变表面催化位点的电子结构、配位环境等物理化学性质来控制反应物和中间体等的吸附行为,从而达到调节催化活性的目的;采用PAM分子来隔离特定活性位点,形成空间位阻,改变金属表面位点的可及性,影响催化反应中反应物的吸附,从而实现对目标反应的选择性.从优化催化性能和通过电催化过程实现高效能量转换的角度,本文列举了PAM功能化催化剂在氧还原反应、析氢反应、甲酸氧化反应和硝酸盐还原反应等重要反应中的最新研究进展;总结了化学功能化贵金属电催化剂的研究进展、当前不足,提出了挑战和未来前景.综上,本文旨在激发对表面/界面功能化及其催化行为的深入研究,从而推进未来与电催化技术相关的可再生
- 薛淇王喆丁钰李富民陈煜
- 关键词：电催化
- 氮掺杂石墨烯气凝胶锚定RuP纳米粒子用于水合肼氧化辅助产氢
- 2023年
- 氢能是替代传统燃料的理想清洁能源。电解水析氢由于其环保和低成本的特性而受到广泛关注,然而,阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学降低了制氢效率。因此,肼氧化反应(HzOR)以其低的理论电压电位(−0.33 V vs.RHE)成为了OER的合理替代方案。本工作中,以三维多孔的石墨烯气凝胶(GA)为导电基底,将Ru^(Ⅲ)-聚乙烯亚胺(Ru^(Ⅲ)-PEI)配合物吸附在GA表面。通过植酸(PA)和PEI之间的氢键相互作用GA进一步吸附PA,形成Ru^(Ⅲ)-PEI-GA-PA复合物。对Ru^(Ⅲ)-PEI-GAPA复合物前驱体进行磷化后,合成了锚定在N掺杂GA上的RuP纳米粒子(RuP/N-GA)。在热解过程中,在GA表面形成了超小的RuP纳米粒子。此外,PEI和PA的分解可以将丰富的N和P杂原子引入GA的结构中。因此,RuP/N-GA复合物具有高效的HzOR性能,在10 mA∙cm^(−2)时的工作电位低至−54 mV。此外,这种低Ru负载的新型RuP/N-GA复合物具有良好的析氢反应(HER)活性,电流密度为10 mA∙cm^(−2)时的HER过电势为−19.6 mV。在各种RuP/N-GA复合物中,RuP/N-GA-900具有最小的HER塔菲尔斜率(37.03 mV∙dec−1),表现出了最快的HER动力学。同时也表明RuP/N-GA-900的HER过程具有与Pt类似的Heyrovsky机制。理论计算结果表明,锚定结构和N杂原子的存在可以促进肼在RuP纳米粒子上的氧化。肼分子吸附在RuP/N-GA上的自由能为−0.68 eV,表明掺杂的N可以调节Ru活性位点的电子结构,有助于增强Ru的HzOR活性。此外,RuP/N-GA复合物对HER和HzOR均表现出优于商业Pt/C的循环稳定性和长期稳定性。基于RuP/N-GA复合物的双功能活性,所构建的双电极肼分解系统在10 mA∙cm^(−2)下表现出41 mV的极低分解电压就可以产氢,实现了低电压下节能制氢的目标。RuP/N-GA复合物优异的电催化活性归因于超小的RuP纳米粒子提供了丰富的Ru活性位点。此外,GA骨架中N的掺杂与RuP纳米颗粒之间的协同效应有助于提高RuP/N-GA复合物的�
- 王正慜洪庆玲王晓慧黄昊陈煜李淑妮
- 关键词：析氢反应
