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期刊信息/Journal information
新型炭材料
中国科学院山西煤炭化学研究所
新型炭材料

中国科学院山西煤炭化学研究所

成会明

双月刊

1007-8827

tcl@sxicc.ac.cn

0351-2025254

030001

太原市165信箱

新型炭材料/Journal New Carbon MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊创刊于1985年，是由中国科学院主管，中国科学院山西煤炭化学研究所主办，科学出版社出版，向国内外公开发行的国家级学术刊物(季刊)。刊载内容为有关炭材料及其分支学科的基础科学、技术科学和与炭材料有关的边缘学科领域研究的最新成果，设有研究论文、研究简报、综述、专论、学术活动信息等栏目。主要读者对象是从事与炭材料的研究、制造、应用、教学有关的广大科技工作者和高等院校师生。
正式出版
收录年代

    面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展

    陈玉祥赵秀辉董鹏张英杰...
    1-16页
    查看更多>>摘要：电解水体系可以在温和条件下制备氢气.得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点,碳基电催化剂备受关注.商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流,进而实现氢气的持续快速生产.然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况,对于大电流工况下的系列问题关注较少.研究表明,电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大,其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等.本综述,首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结,大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论,并提出可能有效的解决方法,以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发.

    电解水碳基催化剂气泡大电流密度解耦

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    碳基电催化剂缺陷工程用于CO2还原反应

    卢衍堃程白雪战浩宇周鹏...
    17-41页
    查看更多>>摘要：电催化二氧化碳(CO2)还原是通过电能将温室气体CO2转化为高附加值化学品.碳基材料因其成本低、活性高的特点,被广泛应用于包括电催化CO2还原在内的多种电化学反应中.近年来,通过缺陷工程在碳基材料中构建不对称中心优化材料的物理化学性质,提高电催化活性这一策略引起了研究人员的广泛关注.本文综述了缺陷碳基材料的类型、构建方法和缺陷表征方法,并进一步梳理了缺陷工程的优势、各种缺陷构建方法和表征方法的优缺点.最后,对缺陷碳基材料在电催化CO2还原中面临的挑战和机遇进行了展望.相信本文能为缺陷碳基材料在CO2还原中的发展提供针对性的建议.

    缺陷工程碳基材料电催化CO2还原

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    碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

    石磊李彦哲尹华杰赵慎龙...
    42-63页
    查看更多>>摘要：电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心.目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率.然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用.碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注.本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略.此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了 CMFCs目前面临的挑战和未来前景.

    电合成电催化碳基纳米材料无金属电催化剂小分子化学品

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    炭材料在电解水制氢耦合有机氧化方面的研究进展

    王治栋夏天栗振华邵明飞...
    64-77页
    查看更多>>摘要：利用可再生能源(太阳能、风能)发电进行电解水制氢是获取"绿氢"的必经之路.然而,目前电解水制氢仍面临电解效率低和能耗高的巨大挑战.通过将电解水体系与热力学上更有利的有机氧化反应耦合是解决上述问题的重要途径,在有效提升阴极产氢效率的同时还可以在阳极获得高附加值化学品(用于进一步分摊并降低制氢成本).这一新兴领域的发展关键在于制备具有高选择性和高稳定性的催化材料.碳基材料具有来源丰富、比表面积高、孔隙率高等优点,在高性能有机电氧化和电解水析氢催化剂方面引起了科研人员的广泛关注.本研究总结了碳基材料在电解水制氢耦合有机氧化方面的最新研究进展,并讨论了该材料在这一新兴电催化领域的发展前景和面临挑战,以推进新型炭材料的发展.

    炭材料氢气电解水有机物氧化电催化

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    MOF衍生碳基材料的电催化应用及其先进表征技术

    陈曦李明轩闫金伦张龙力...
    78-99页
    查看更多>>摘要：鉴于对清洁和可持续能源的需求,来自金属有机框架(MOFs)的纳米炭衍生物正崭露头角,成为电催化能量转化的独特催化剂.这些MOF衍生的纳米炭材料不仅保持了 MOFs组成可定制和结构多样性等优势,而且在热解过程中可有效防止金属纳米颗粒和金属氧化物的聚集.因此,它们提高了电催化效率,改善了电导率,并在燃料电池和金属-空气电池等绿色能源技术中发挥了关键作用.该综述以MOF衍生碳基材料的炭化机制为起点,随后深入探讨了固有炭缺陷、金属和非金属原子掺杂,并研究了这些材料的合成策略.此外,全面介绍了先进的表征技术,包括原位映射和原位光谱学.最后,对MOF衍生碳基材料作为电催化剂的研究前景提供了见解.该综述的主要目标是为当前MOF衍生碳基电催化剂的状况提供更清晰的视角,鼓励更高效电催化材料的发展.

    金属-有机框架材料纳米炭材料电催化先进表征方法

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    石墨烯基二氧化碳还原电催化材料研究进展

    武泽林王聪伟张晓祥郭全贵...
    100-130页
    查看更多>>摘要：通过电化学方法来减少二氧化碳(CO2),同时生产燃料和高附加值化学品,是一种克服全球变暖问题的有效策略,对于缓解能源和环境的双重压力具有重要的现实意义.由于CO2稳定的分子结构,设计高选择性、高能效和低成本的电催化剂是关键.石墨烯及其衍生物因其独特且优异的物理、力学和电学性能,相对较低的成本,使其在CO2电还原方面具有竞争力.此外,石墨烯基材料的表面可以通过使用不同的方法进行改性,包括掺杂、缺陷工程、构建复合结构和包覆形状.首先,本文综述了电化学CO2还原的基本概念、评价标准,以及催化原理和过程.其次,简要介绍了石墨烯基催化剂的制备方法,并按照催化位点的类别,总结了石墨烯基催化剂近年来的研究进展.最后,对CO2电还原技术未来发展方向进行了探讨与展望.

    石墨烯二氧化碳还原电催化纳米材料可再生能源

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    铋纳米颗粒负载的氮掺杂石墨毡用于稳定高效的铁铬液流电池

    车航欣高宇飞杨家辉洪崧...
    131-141页
    查看更多>>摘要：铁铬氧化还原液流电池(ICRFB)是一种具有成本效益的可规模化储能系统,其利用资源丰富、低成本的铬和铁作为电解液的活性物质.然而,ICRFB存在Cr3+/Cr2+电化学活性低、负极易产生严重的析氢反应(HER)等问题.本文报道了一种简单的合成策略,即通过自聚合和湿化学还原方法结合煅烧处理,在氮掺杂石墨毡(GF)表面沉积了非晶态铋(Bi)纳米颗粒(NPs),其作为ICRFB的负极材料时可展示出高效的电化学性能.生成的Bi NPs与H+形成中间体,极大地抑制了HER副反应.此外,Bi的引入和GF表面的N掺杂通过协同作用显著提高了 Fe2+/Fe3+和Cr3+/Cr2+的电化学活性,降低了电荷传递电阻,提高了反应传质速率.在不同的电流密度下,经25次循环,库仑效率仍高达97.7％.在60.0mA cm-2电流密度下,能量效率达到85.8％,超过了许多其他报道的材料.循环100次后容量达到862.7 mAh/L,约为GF的5.3倍.

    铁铬液流电池Bi负极氮掺杂石墨毡

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    Co3O4/石墨炔异质界面用于高效硝酸根制氨

    陈朝阳赵淑雅栾晓雨郑志强...
    142-151页
    查看更多>>摘要：硝酸根还原反应(NtRR)是一种合成氨(NH3)的有效方法.催化剂的合成包括2步简单的工艺:首先在炭布(CC)上合成Co3O4纳米线,然后以六乙炔基苯(HEB)为前驱体在Co3O4表面生长石墨炔(GDY)(110 ℃,10 h),从而可控合成Co3O4/GDY纳米线异质结催化剂.高分辨率扫描电镜(SEM)、透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼表征等证实了 Co3O4/GDY异质界面的成功合成,界面处形成的独特的sp-C-Co键以及GDY与Co之间的不完全电荷转移为催化反应提供了持续的电子供应,保证了 NtRR的高效进行.Co3O4/GDY在NtRR中展现了优异催化性能,其NH3产率(YNH3)和法拉第效率(FE)分别达到了 0.78 mmol h-1 cm-2和92.45％.这项工作为在温和条件下,从废水中高性能生产氨的异质结构提供了一种通用方法.

    石墨炔异质结构电催化硝酸根还原反应制氨

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    仙人掌状的NC/CoxP自支撑电极用于盐水电解实现高效稳定析氢

    陈续赵金玉张文盛王晓敏...
    152-163页
    查看更多>>摘要：设计高效、稳定的析氢催化剂是盐水电解技术发展的必然要求.本文通过原位生长策略在泡沫镍(NF)上生长NC/CoxP@NF催化剂,它由CoxP纳米线阵列与氮掺杂碳纳米片(NC)交替生长组成.在制备过程中,Co(OH)2纳米线通过内源Co2+与2-甲基咪唑的溶解配位作用在NF上原位转化为Co-MOF纳米片.仙人掌状的微观结构使NC/CoxP@NF暴露出丰富的活性位点和离子运输通道,促进了 HER催化反应动力学.此外,在分级多孔的NC/CoxP@NF中,纳米线和自支撑纳米片交替生长,进一步增强了材料的结构稳定性.最重要的是,表面聚阴离子(磷酸盐)和NC纳米片保护层的形成提高了催化剂的耐腐性能.最终,NC/CoxP@NF-10表现出优异的析氢性能,在1.0 mol L-1 KOH和1.0 mol L-1 KOH+0.5 mol L-1 NaCl条件下,分别需要107和133 mV的过电位达到10 mA cm-2的电流密度.

    析氢反应纳米结构过渡金属磷化物耐氯腐蚀盐水分解

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    Ir纳米团簇负载于ZIF-8衍生的氮掺杂炭框架用于高效析氢反应

    王希澳公衍尚刘之坤巫培山...
    164-172页
    查看更多>>摘要：利用低活性载体精确调控活性金属的电子结构是开发高性能电催化剂的有效途径,金属与载体之间高度灵活的电子相互作用可优化催化性能.在此,将Ir纳米团簇(Ir@NC)均匀地负载在氮掺杂炭框架上,制备了一种高效的析氢反应(HER)电催化剂.合成过程是将在900 ℃下退火制备的沸石咪唑盐框架-8(ZIF-8)作为碳源浸入IrCl3溶液中,然后在400 ℃的H2/Ar气氛下进行煅烧还原处理.氮掺杂炭框架的三维多孔结构暴露了更多的活性金属位点,Ir簇和氮掺杂炭载体之间的协同效应有效地调节了 Ir的电子结构,优化了 HER过程.在酸性介质中,Ir@NC表现出显著的HER电催化活性:在10 mA cm-2的条件下,过电位仅为23 mV,具有超低的Tafel斜率(25.8 mV dec-1),且在10 mA cm-2的条件下可稳定运行24 h以上.制备的电催化剂具有高活性、合成路线简便、可规模化制备等优点,有望成为一种极有前途的候选催化剂用于酸性水裂解进行工业制氢.

    铱纳米团簇氮掺杂炭载体电子相互作用电催化析氢反应

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