“材料”类别的存档

节省锂离子电池中的有机电极

具有共轭电子结构的有机化合物因其高容量和环境友好性,正逐渐成为锂离子电池阴极的研究热点。为了使这些阴极切实可行,有机电极通常与金属离子结合以提高其能量密度。金属离子的加入,然而,通常会危害电极的结构完整性,缩短电池寿命。

最近,三组中国研究人员证明,提高电解质浓度可以有效延长金属有机阴极的寿命。研究人员研究了四氟化亚铜(Cutcnq)。一个铜2 +-含有机锂离子电池阴极,并观察到其显著改善了7 m LiClO的循环稳定性。4电解液与1m电解液的比较。这项工作是最近发表的化学通讯

CuTCNQ在1 M LiClO的典型稀释电解质中4表现出不满意的稳定性。第一次循环充电容量达到~ 180mah /g,但在第一次放电后,它明显下降到23毫安时/克(图1a)。与此同时,电解质由透明变为黄色(图1b),由于TCNQ的解散。这些观察结果清楚地表明,CuTCNQ在稀释的电解质中迅速分解。

图1。(a)含碳酸乙烯(EC)的液体电解质中CuTCNQ的第一个循环充放电剖面,碳酸丙烯酯(PC)和1 M LiClO4(1 M LiClO4 EC/PC)。(b)显示电解质在第一次充放电循环前后颜色的照片。

Cutcnq在浓度大于1 m的电解质中更稳定。当LiClO4浓度增加到3m,5米和7米,连续充放电50次后,CuTCNQ的比容保持在~ 25mah /g,~ 70 mAh / g,~ 110 mAh / g,分别(图2)。所有这些能力均高于100 M LiClO中的CuTCNQ4循环次数相同后(<10 mAh/g)。此外,电解质几乎没有变色,提示小TCNQ溶解(图2b)。

CuTCNQ稳定性的提高与Li的形成有关+克罗4-浓电解液中的离子对(图2c)。随着LiClO4浓度,李+和克罗4-容易与溶剂分子形成离子对。溶剂配位减少了溶解TCNQ的自由溶剂分子数量,从而最大限度地减少TCNQ的溶解。

图2。(a)不同LiClO4浓度电解液对CuTCNQ循环稳定性的影响。(b)显示不同LiClO4浓度下50个充放电循环前后电解质颜色的照片。(c)超浓电解液(如7米)。

这项工作为降低CuTCNQ的容量衰落提供了一种简便的方法。该策略可推广到稳定锂离子电池中其他金属有机阴极。

要了解更多信息,请阅读:

锂有机电池的高浓度电解质实现了可持续循环

应黄春芳,王,刘庆菊和黄云辉

化学。Commun。,2019,55岁,608 - 611

博主:

刘天宇获得博士学位。(2017)加州大学新利手机客户端化学系,美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作者化学。Commun。化学。Sci。有关他的更多信息可在http://liutianyuresearch.weebly.com/

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铜A3耦合使用可切换的均匀/非均匀催化剂

商务部,这周我学到,是一种金属有机笼。我很熟悉妈妈,MOFS和暴徒,但MOCs是一种新技术。MOM(金属-有机材料)是一种由有机配体连接的金属节点构成的协调驱动组装。mom包括MOFs(金属有机框架)和MOCs(金属有机笼)。MOF是一个具有内部孔隙度潜力的扩展网络,MOC是一种离散的金属配体簇。这就是我想要的命名法。如果你坚持下去,你会发现我忘了一个!一群学生在公共研讨会上为免费咖啡而竞争。

董和山东师范大学的同事们设计并制备了一种MOM催化剂,该催化剂由铜(II)节点和一种三端配体构成,其中苯基轮与二酮功能化。在氯仿中,这两种成分排列成含有两个三端配体和三个铜离子的分散的MOC组装体。簇内的铜离子以类似乙酰丙酮的方式,以准正方形的平面排列,各自配位到两个二酮基上。

与二酮配位基功能化的三脚配体的合成。

与二酮配位基功能化的三脚配体的合成。

材料的一个有趣的特性是它可以在MOC表单之间切换,溶于卤化溶剂,不溶性的MOF在加入1,4-二恶烷后聚集。1,4-二恶烷既是一种抗溶剂又是一种配体;铜和1,4-二恶烷之间的配位使分散的MOC笼相互结合,将它们安排到扩展的MOF结构中。该行为可用于制备兼具均相催化和多相催化优点的实用催化剂,即均相催化剂通常效率更高,选择性和更容易学习,但多相催化更容易回收利用。有什么比在反应条件下使用均相催化剂更好的方法来解决这个问题,但是在产品分离方面是异构的吗?

可逆金属有机笼MOC(左上)-MOF(右上)金属有机骨架转变介导的1,4-二恶烷的加入。显示了1,4-二恶烷之间的配位键(下图)。

可逆的MOC(左上)-MOF(右上)转变由1,4-二恶烷的加入介导。显示了1,4-二恶烷之间的配位键(下图)。

作者使用了A偶联反应在催化反应中体现了这一概念。的一个反应是过渡金属催化的,醛的多组分偶联反应,炔烃和胺。产物是丙炔胺,氮杂环合成的实用中间体。的一个反应已经得到了广泛的研究,并且可以受到多种过渡金属催化剂的影响。它的通用性使其成为一个流行的选择,作为一个模型催化反应,以证明创新的想法在催化设计-正如作者在这里所做的。

协调驱动的组件在合成差异可溶材料方面具有独特的潜力,作者用于新型催化设计。这种特殊的金属配体组合能否应用于其他铜催化反应还有待观察,然而,该原理提供了一种创新的方法,扩大了努力弥合均相催化和多相催化之间差距的各种方法的范围。

要了解更多信息,请阅读:

l2金属有机笼-偶联反应:可逆配位相互作用触发均相催化和非均相回收

Gong-Jun陈,晁群晨Xue-Tian李马慧超,董玉斌。
化学。Commun。,2018年,54,11550 - 11553
DOI:10.1039 / c8cc07208f

关于作者

Zoe Hearne是蒙特利尔麦吉尔大学化学博士研究生,新利手机客户端加拿大,由李昭君教授指导。她来自堪培拉,澳大利亚,她在那里完成了她的本科学位。她目前的研究集中在过渡金属催化作用,在实验室之外,她是一位热情的化学导师和科学传播者。新利手机客户端新利手机客户端

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一种半导体金属有机骨架的诞生是靠硫的配合

金属有机骨架(MOFs)是由金属离子或与有机配体协调的簇组成的结晶纳米材料。由于其构建模块的多功能性,MOFs具有多种功能,可作为气体分离器,传感器,催化剂,电极材料。吴和苏州大学的同事进一步丰富了MOFs的结构多样性,中国明确地,研究人员合成了一种带有四配位硫单元的半导体光纤。这项突破最近发表在《科学》杂志上化学通讯

合成的半导体MOF (MCOF-89)的独特之处在于其方形平面的四配位金属硫结构,这是首次在MOFs中观察到。人们认为把一个硫原子放在MOFs的金属节点旁是极其困难的,由于金属硫键与传统金属羧酸键的键能差异较大。因此,加入硫原子可能会破坏MOFs的结构稳定性。

作者通过设计一个如图1所示的TETRA协调环境来解决这个挑战。四种锰硫键有效地增强了不稳定的S配位。采用溶解热法合成了MCOF-89首席运营官)2硫脲作为Mn和S的来源,分别。

图1。mcf -89的结构。左边的插图是一个三维的格子结构(红色的,绿色和黄色的球代表氧,锰和硫),右边的结构为Mn-S方平面四配位构型(M =锰)。

合成的S-incorporated MOF是一种带隙为2.82 eV的半导体。此外,该MOF具有光活性,能够产生约1.9μA/cm的光电流。2在光照射。

这一工作举例说明了分子设计如何能导致发现具有非凡结构的新型多导光纤。它还可以激发其他合成协议的各种金属硫族化合物含有意想不到的性质。

要了解更多信息,请阅读:

方平四配位硫的半导体金属-硫族-有机骨架

尹华军杨分钟罗,周,魏王薛朝煌、吴涛

化学。Commun。,2018年,54岁的11272 - 11275

博主:

刘天宇获得博士学位。(2017)加州大学新利手机客户端化学系,美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作者化学。Commun。化学。Sci。有关他的更多信息可在http://liutianyuresearch.weebly.com/

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财政部,ZMOFS和汽车

Mohamed Eddaoudi和他在KAUST的同事已经合成了一种多孔金属有机骨架(MOF),它是由羧酸功能化的咪唑连接剂与钇和钾离子配合而成。研究人员将这种材料归类为类似沸石的MOF(ZMOF),因为它的拓扑结构类似于天然存在的沸石矿物方沸石。

材料的结构,柱状孔道,孔径3.8 x 6.2 a,作为分子筛的承诺用途,研究人员还发现,ZMOF可以根据小链烷烃的分枝程度对其进行分类。线性和单支化的戊烷和丁烷被材料吸附的时间不同(线性异构体比支化异构体保留的时间更长),允许动力学分离,而二支链烷烃2,2,4-三甲基戊烷则完全被排除在外。预计该材料在原油精炼中有实际应用价值。将石油升级为更节能的燃料,减少排放。

ZMOF分子筛状金属有机骨架晶体结构,analcime (ana)拓扑结构,显示孔道和孔径。

analcime晶体结构ZMOF (安娜)显示通道和孔径的拓扑结构。

用于内燃机的石油是由低分子量、直链烷烃和支链烷烃。研究用辛烷值(RON)作为石油性能的标准测度,并指示燃料在自燃(爆震)发动机前能承受多大压力。高压缩引擎,比普通发动机更节能,排放更少,需要高RON燃料。

RON随着支链烷烃的比例增大,因此,可以通过催化异构化得到的支链异构体来补充燃料。这个过程生成线性烷烃和支链烷烃的混合物,所以需要的产物必须通过分馏分离,这是能源密集型的。这就造成了一个困境:高RON燃料的能源效率更高,但它们的能源密集型生产降低了净效益。

作者设想了一种提高石油燃料RON的节能策略:将低RON燃料泵入发动机,在那里它遇到一个由zmof基膜组成的分离室。膜排斥并重定向二支链烷烃,有很高的罗恩,转向内燃机。低RON分数,由单支链烷烃和直链烷烃组成,通过ZMOF孔在下游进行进一步的重整过程。换句话说,低RON燃料,但是高罗恩燃料是燃烧的。

展示了ZMOF材料如何通过根据分支水平分离烷烃来升级汽油。沸石状金属有机骨架石油重整

显示普通小链烷烃的RON和ZMOF膜根据其分支水平分离烷烃对汽油进行升级的方案

在这项工作中,作者展示了ZMOFs在最大限度地发挥能源潜力和减少石油基燃料排放方面的潜力,同时也提供了一个更一般的策略,即使用定制的材料对化学相似分子进行节能分离。

要了解更多信息,请阅读:

采用沸石型金属有机骨架分子筛对汽油进行高辛烷值改性安娜-拓扑学

M。婴儿H。Mohideen,你的贝尔马布霍夫,Prashant M。Bhatt,亚历山大Shkurenko,Zhijie陈,卡里姆阿迪勒穆罕默德Eddaoudi。
化学。Commun。,2018年,54,9414 - 9417
DOI:10.1039 / c8cc04824j

关于作者

Zoe Hearne是蒙特利尔麦吉尔大学化学博士研究生,新利手机客户端加拿大,由李昭君教授指导。她来自堪培拉,澳大利亚,她在那里完成了她的本科学位。她目前的研究集中在过渡金属催化作用,在实验室之外,她是一位热情的化学导师和科学传播者。新利手机客户端新利手机客户端

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最好是双份的

由双粒子对合成纳米材料,或二聚体,不再是头痛。陈洪宇和南京工业大学的同事们:中国最近开发了一种可以以创纪录的高产量生产二聚体的方法。这项突破发表在化学。Commun

二聚体是研究粒子-粒子相互作用对组成材料电学和光学性能影响的合适平台。不幸的是,传统的单颗粒合成二聚体的方法尚未成功。这是因为不可控的粒子聚集率导致了多粒子簇的形成。因此,如何在不引发二聚体进一步聚集的情况下将单个粒子偶联成二聚体成为一个难题。

陈和他的同事们通过开发一种聚合物辅助方法找到了一个解决方案,这种方法可以生成高产的二聚体。首先,他们用聚苯乙烯-制成的聚合物壳包裹单个的金纳米颗粒b聚(丙烯酸)。在优化条件下,金纳米颗粒主要偶联成二聚体(图1),实现二聚体收率65%。这是一步合成法得到的最高二聚体收率。

图1。(a)聚合物包裹金单粒子的透射电子显微镜(TEM)图像。(b)合成的二聚体的TEM图像和(c)扫描电镜图像。所有标尺都是200纳米。

成功的关键在于三个因素:温度,溶剂组成和酸浓度。所有这些因素都可以改变聚合物壳体间斥力的强度。必须将力精确调整到足以引起1对1耦合的弱水平,但足以防止1对多或多对多聚合。通过一系列的控制实验,作者确定了最佳条件为60oC,二甲基甲酰胺/水(v/v)=6:1和5mm盐酸。

本文所证明的方法可以扩展到其他粒子。它也可能激发对具有高选择性的复杂纳米结构的多种合成策略。

要了解更多信息,请阅读:

可控齐聚:金纳米粒子聚合过程中的反步长动力学

Xuejun ChengGui赵,燕,苗族,王红和陈宏宇

化学。科学。,2018年,DOI: 10.1039 / C8CC03424A

博主:

刘天宇获得博士学位。(2017)在加州大学物理化学专业,新利手机客户端美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作者化学。Commun。化学。Sci。有关他的更多信息可在http://liutianyuresearch.weebly.com/

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2018年欧洲材料研究学会春季会议化学通讯海报奖获得者

2018年欧洲材料研究学会春季会议从18日开始举行th- 22nd六月在法国斯特拉斯堡会议中心。

的电子病历春季会议是该学会的主要会议,涵盖材料科学的各个方面,包括能源和环境,新利手机客户端生物材料,半导体,纳米材料,功能材料,以及材料加工和表征。它平均提供25个专题研讨会,被公认为具有最高的国际意义,每年约有2500人参加。

化学通讯很自豪地宣布化学通讯颁发海报奖致Manal Alkhamisi博士来自诺丁汉大学(物理与天文学院)六方氮化硼上酞菁单层及薄膜的生长和荧光'.Manal被授予该奖项化学通讯副主编史蒂文·德·Feyter

做得好Manal !

化学通讯副主编史蒂文·德·费特(左)将海报奖颁给马纳尔·阿尔卡米斯博士(右)

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来看看变色的晶体,坚持科学新利手机客户端

咪唑基配体合成铜双金属配合物以及结晶和溶剂交换形成的溶剂色谱材料。用可见区漫反射光谱对溶剂显色行为进行了定量分析。

咪唑基配体合成铜双金属配合物以及结晶和溶剂交换形成的溶剂色谱材料。用可见区漫反射光谱对溶剂显色行为进行了定量分析。

在我本科第一堂无机化学课上,新利手机客户端我们的教授一开始就给大家分发了一些矿物样品,向我们保证,如果我们继续研究金属的化学,我们就可以每天研究色彩斑斓的晶体新利手机客户端。当时,在这个复杂的主题中,色彩似乎是一个如此陈腐的细节。为什么你会选择一个如此简单的研究领域呢?好吧,在以淡黄色油为主的博士学位之后,我想我现在明白了。

南非斯泰伦博什大学的Nikolayenko和Barbour为我们带来了色彩!作者合成了有机金属铜配合物,它们结晶形成多孔单晶,在吸收各种溶剂后颜色会发生剧烈变化。研究了x射线晶体学的溶剂色谱机理,EPR,紫外可见光谱和DFT计算。溶剂色谱材料不仅仅是为了好看;它们有可能被用作敏感物质,选择性和可回收传感器检测溶剂蒸汽,在工业过程风险管理中应用广泛,化学威胁探测和环境监测。

研究人员合成了一系列由双齿配体与铜离子配位的2-甲基咪唑基组成的配合物。复合物堆积在晶体中形成通道,能够捕获溶剂分子给不同颜色的水晶:DMSO和THF-containing晶体是绿色的(λ马克斯=574牛米和540牛米,分别),含乙腈是红色的(λ马克斯= 624海里),晶体俘获丙酮,乙醚和戊烷是黄色(λ马克斯= 588),橙色(λ马克斯=598 nm)和红色/棕色(λ马克斯= 592纳米)分别。

作者揭示了溶剂客人的大小之间的相关性,铜配合物的配位几何,配体场分裂。乙腈等小客体对金属环骨架的扰动最小,保留一个菱形配位场几何(大δxy的g值),小配体d轨道分裂和红移光谱。像THF这样的大客人会产生相反的效果,给配位场几何图形接近正方(小δxy),大配体场d轨道分裂和蓝移光谱。

通过探究看似简单的现象背后的复杂性,Nikolayenko,巴伯和他们的同事用一系列的单晶体配合物表明,颜色没有简单的东西(细节也没有陈词滥调)。

要了解更多信息,请阅读:

超分子溶剂色谱:结晶学的力学观点,光谱,和理论

Varvara我。Nikolayenko,丽莎·M。van Wyk,奥德QMunro,伦纳德·J。巴伯。
化学。Commun。,2018年,之前的文章
DOI:10.1039/C8CC2197J

关于作者

Zoe Hearne是蒙特利尔麦吉尔大学化学博士研究生,新利手机客户端加拿大,由李昭君教授指导。她来自堪培拉,澳大利亚,她在那里完成了她的本科学位。她目前的研究集中在过渡金属催化作用,在实验室之外,她是一位热情的化学导师和科学传播者。新利手机客户端新利手机客户端

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pt3ni包覆钯纳米枝催化乙醇氧化性能优于Pt

中国的研究人员最近开发了一种新的基于pd的催化剂,其性能优于Pt,乙醇电化学氧化的基准催化剂。这种催化剂,采用一锅化学还原法合成,由涂有薄铂的支化钯纳米晶组成倪贝壳。

乙醇氧化反应(EOR)是驱动燃料电池能量输出的典型阳极反应。由于其固有的缓慢动力学,该反应需要合适的提高采收率催化剂来促进氧化。铂基材料具有很强的促进EOR的活性。但是,铂的缺乏导致了高成本,需要有效的方法来回收这些材料。此外,铂的催化活性不稳定,大大降低了含铂提高采收率催化剂的使用寿命。很明显,开发性能与Pt相当的廉价EOR催化剂对燃料电池的经济性和耐久性具有重要意义。

由华侨大学谢水芬和厦门大学深圳研究院领导的研究团队,介绍了一种新型EOR催化剂的一锅化学还原方法。这种催化剂是由铂制成的镀镍Pd纳米晶如图1所示。与基准铂相比,这种催化剂有三个主要优点:核心材料Pd更便宜。其次,超薄pt合金涂层,Pt倪,含有相对较少的铂,据报道具有较高的EOR催化活性。第三,Pt和Pd之间的小点阵错配使得两种金属无缝结合,有利于保持结构的完整性,保证优异的耐久性。

图1。(a)一罐化学还原法的关键步骤示意图。催化剂是通过连续还原钯而形成的。2 +,Pt2 +和倪2 +Pd nano-branches,铂纳米颗粒和铂倪涂料、分别。(b)支化纳米晶体典型形貌的TEM图像。(c)元素映射描述Pt和Ni元素主要存在于壳层中,Pd存在于核中。

电化学表征表明,铂的催化性能良好镀镍钯纳米晶的性能优于两种商用催化剂:Pt/C(负载在活性炭上的Pt颗粒)和Pd黑(一种精细的粉末元素Pd)。图2a比较了三个样品的线性扫描电压图。合成的催化剂在0.4 V以上的电位下氧化电流明显增强vs。流值。从图2b的直方图可以清楚地看出,合成的纳米晶体的质量活性和比活性最高。作者将其优越的性能归因于高表面积(42.50 m)2g1),超薄的Pt镍涂层,其{111}晶面暴露,核壳构型。

图2。(a)合成催化剂的线性扫描伏安图(Pd@Pt)Ni / C),PT/C和PD黑色。(b)群众性活动的比较(即。氧化电流归一化为催化剂的质量)和比活度(即。氧化电流归一化到催化剂区域Ni / C,PT/C和PD黑色。

这项工作表明了以pd为基础的纳米催化剂替代Pt催化提高采收率的可行性。它还将鼓励为燃料电池的其他反应开发各种廉价和高性能的催化剂,包括但不限于乙醇和氧气还原反应以外的燃料的氧化。

要了解更多信息,请阅读:

一锅合成Pd@Pt具有超薄Pt的Ni核壳纳米枝用于高效乙醇电氧化的镍皮

渊源,魏王范天雪,永程,刘凯,Qiaobao张刘茂昌和谢水芬

化学。Commun。,2018年,DOI:10.1039 / c8cc02816h

博主:

刘天宇获得博士学位。(2017)在加州大学物理化学专业,新利手机客户端美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作者化学。Commun。化学。Sci。有关他的更多信息可在http://liutianyuresearch.weebly.com/

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实验揭示了含氮聚合物的co2捕集机理

一群来自华盛顿大学的科学家。路易斯,美国已经通过实验公开了2被具有季铵盐阳离子的聚合物捕获。使用固态核磁共振(NMR),作者认为2分子以重碳酸盐阴离子(HCO)的形式被吸收-)。

CO的增加2提出了一些与环境有关的问题,例如气候变化,海平面上升和海洋酸化。捕捉有限公司2从大气中提取二氧化碳是一种有效的方法2浓度。最近,一类含季铵盐官能团的聚合物吸附剂,称为humidity-swing聚合物,已被确定为有希望吸收CO2直接从空气中。然而,对其CO的化学机理了解有限2-捕获能力阻碍了这些有前途的吸附剂的发展。

化学通讯,杨et al。使用固态13C核磁共振研究如何2分子被捕获并释放。图1a展示了一种增湿聚合物吸附剂自身(顶部)的NMR光谱,与CO接触后2(中)发行后2(底部)。最显著的特征是在化学位移161ppm时出现了一个额外的尖峰,这在另外两个光谱中没有出现。作者进一步研究了附加峰的形状演化,关于温度,并得出峰值是由HCO引起的结论-阴离子。此外,作者还鉴定了一氧化碳吸收剂中氢氧根离子的存在2被释放了。

图1。(一)固态13c调湿聚合物吸收剂(结构如中谱插图所示)本身(顶部)的核磁共振谱,与CO接触后2(中)发行后2(底部)。(b)拟议的2分子与吸附剂的季铵盐阴离子相互作用。

研究人员随后提出2基于实验结果的吸附-解吸机理(如图1b所示)。一氧化碳的储存和释放2取决于环境的湿度水平:当湿度较低时,聚合物吸收CO2和形式HCO-阴离子;HCO的负电荷-被相邻的四元N阳离子抵消。当湿度增加时,HCO-阴离子与水结合分解成一氧化碳2和氢氧根离子。这条建议的途径不涉及一氧化碳。2 -阴离子,这不同于以前报道的从理论模拟得到的机制。

发表的结果代表了第一组阐明CO2分子与具有吸湿性的高分子吸附剂相互作用。所获得的机械洞察力可为一氧化碳的设计提供有价值的指导。2具有超高吸收能力的吸附剂。

要了解更多信息,请阅读:

一氧化碳湿度摆动机构2环境空气俘获
郝阳,Manmilan Singh和Jacob Schaefer
化学。Commun。,2018年,DOI:10.1039 / c8cc02109k

博主:

刘天宇获得博士学位。(2017)在加州大学物理化学专业,新利手机客户端美国的圣克鲁斯。他热衷于科学传播,将前沿研究介绍给大众和拥有不同研究专长的科学家。他是一个博客作者化学。Commun。化学。Sci。有关他的更多信息可在http://liutianyuresearch.weebly.com/

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氢燃料经济的钌货币

中国科学院和西南大学的一组研究人员希望我们改掉使用化石燃料的习惯。新利手机客户端他们的研究来自中国,一个国家每年的能源消耗约占世界的四分之一,化石燃料的有限特性是对能源供应安全的真正威胁。能源使用领先,在可再生能源发电和清洁能源项目投资方面,中国也处于世界领先地位。

氢被认为是矿物燃料的一种可行的替代品,因为它能量丰富,比汽油或乙醇每公斤39千瓦时(汽油:每公斤13千瓦时,乙醇:8.2千瓦时/公斤),燃烧时只放出水蒸气。然而,氢通常从化石燃料中获得,而且,如果它能从可再生能源中生产出来,那么它将是满足世界未来能源需求的一个切实可行的选择。

还原氧化石墨烯电催化剂Ru2P的制备

Ru的制备2P/还原氧化石墨烯催化剂

为此,水的分解提供了一个解决方案。在水电解池中,氢是在阴极产生的通过氢化反应(她,2 h++ 2 e-- > H2),分子氧在阳极(2H)生成2O - > O2+ 4 h++ 4 e-)。理论上是理想的,但要使水的分离成为可能,就需要高能源效率,这依赖于催化电极的发展来最小化驱动反应所需的过电位。目前,最先进的电催化剂使用铂,这是昂贵和罕见的。此外,铂催化剂在酸性电解质中效率最高,在碱性溶液中则要慢2-3倍。另一方面,最佳的析氧催化剂在碱性环境中表现较好。使用碱性电解质具有总体优势,因为它的腐蚀性较低,从而提高了电解槽的稳定性和使用寿命。

作者开发了一种HER催化剂,利用钌,在碱性和酸性条件下,过电位和电流密度均优于Pt/C。

DFT计算用于探测还原氧化石墨烯催化剂上Ru2P活性催化表面的氢吸附能。

用密度泛函法计算Ru活性催化表面的氢吸附能2P催化剂。a)和b)计算Ru的正面和侧面视图2p/还原石墨烯氧化物表面。c)不同催化剂下她的自由能图。

电催化剂由小的,统一俄罗斯2P纳米颗粒(~2- 4nm)均匀分布于还原氧化石墨烯薄片上。制备的催化剂的活性(1.0 mg cm)2)在酸性介质(0.5 M H)中测量2所以4)以及达到-10 mA-cm电流密度的过电位2为-22毫伏,优于pt/c(-27 mV)。在碱性环境(1.0 M KOH)中催化剂性能得到提高,过电位为-13 mV(比Pt/C低29 mV)。在酸性和碱性溶液中均测定了高达98%的法拉达效率。此外,通过分析进一步了解催化剂的结构和组成对其活性的影响。双层电容测量提供了催化剂表面的线索,而理论DFT计算用于h吸附能的研究。

钌也是一种稀有且昂贵的金属,正因为如此,解决能源问题的钥匙可能并不在这里。然而,真正有价值的是从探索这种高活性催化剂的结构-功能关系中获得的见解,这可以指导合理设计的催化剂的合成使用廉价和丰富的材料。

要了解更多信息,请阅读:

超微俄文2石墨烯上的P纳米颗粒:酸性和碱性介质中的高效析氢反应电催化剂

婷婷柳王烁,Qiuju张梁,胡锦涛、常李明。
化学。Commun.,2018年,54,3343 - 3346
DOI:10.1039 / c8cc01166d

关于作者:

Zoe Hearne是蒙特利尔麦吉尔大学化学博士研究生,新利手机客户端加拿大,由李昭君教授指导。她来自堪培拉,澳大利亚,她在那里完成了她的本科学位。她目前的研究集中在过渡金属催化作用,在实验室之外,她是一位热情的化学导师和科学传播者。新利手机客户端新利手机客户端

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