钱岭
,
刘鹏飞
,
张乐
,
王重午
,
杨双
,
郑黎荣
,
陈爱平
,
杨化桂
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62809-2
通过"人工光合成"过程,将太阳能转化成氢能的形式加以存储和利用,是替代传统化石能源的清洁能源的制备有效途径.其中,光电化学分解水是氢能制备的最有潜力的路径之一.n型BiVO4由于具有丰富的储量、较窄的带隙以及合适的能带位置,被称为光电化学领域的研究热点.然而,未修饰的BiVO4光阳极性能并不理想,主要原因在于载流子复合严重、导电性差以及表面催化动力学低等性质的制约.科研工作者们针对这些方面已进行了非常多的研究,例如与电子传输层的复合、产氧电催化剂的担载以及异质结的构建等.其中表面动力学和电荷分离的同时提升是更理想的改善BiVO4光阳极性能的方法.我们在上述研究基础上,采用光化学沉积法在纳米多孔BiVO4电极表面担载无定形氧化铁层,将电极在1.23 V vs.RHE电位下的光电流提升至2.52 mA/cm2,是初始光电化学性能的3倍.采用间歇光照计时电流(i-t)测试,电化学交流阻抗谱(EIS),X射线光电子能谱(XPS),原位和非原位的X射线精细结构能谱(in-situ and ex-situ XAFS)等表征手段研究了无定形氧化铁层的成分和光电化学反应过程中的价态变化,从而分析出光电化学性能提升的原因.间歇光照i-t测试和EIS测试结果表明,无定形氧化铁沉积在BiVO4使电荷累积减少,复合率降低.XPS测试结果发现无定形氧化铁层存在少量的二价铁成分.通过原位XAFS测试发现,BiVO4/FeOx电极中Fe原子的价态在光照和施加外加偏压条件下会有价态的升高,而撤去光照和偏压后Fe原子的价态状态与最初非原位的测试结果重合.这样的结果证明了无定型氧化铁层在光电化学反应过程中由于二价铁成分的存在,能够很好的通过价态改变实现空穴的吸附和传输,即吸附空穴,被空穴氧化成三价或四价,同时结合自身电催化活性,促进表面分解水反应的进行.而水的氧化反应结束时,则伴随着二价铁离子的再生成.这种反应机理为开发更高效的电催化剂,匹配光电极使用,有着重大的指导意义.
关键词:
氧化铁层
,
无定形
,
钒酸铋
,
光阳极
,
氧生成
杨化桂
,
高丕英
,
古宏晨
,
方图南
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2000.03.009
本文用流变学的方法在Brabender流变仪上研究了不同因素对二氧化钛悬浮体流变性的影响.在同一体积分率下,与粒度分布宽的颗粒形成的悬浮体相比,粒度分布窄的颗粒形成的悬浮体其屈服应力和稳态剪切粘度较大;在二氧化钛体积分率很小时,悬浮体呈牛顿性;当体积分率大于一定值时,悬浮体具有零剪切粘度和剪切稀化特征;当其大于一临界值时,存在屈服应力并有强烈的剪切稀化行为.悬浮体粘度服从广义Quemada流变方程.在温度<40C时,温度升高使粘度和屈服应力降低;在温度>40C时,温度升高,屈服应力升高,而粘度在不同的剪切速率范围内有复杂的行为,这可用分散介质中颗粒的碰撞理论来解释.
关键词:
二氧化钛
,
剪切粘度
,
屈服应力
,
粒度分布
,
体积分率
,
悬浮体流变性
王路路
,
MohammadAL-MAMUN
,
刘珀润
,
王云
,
杨化桂
,
赵惠军
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62820-1
太阳能热化学分解水是一种高效生产清洁和可再生氢能源的方法.由于出色的催化活性和太阳能燃料生产能力,钙钛矿型的催化剂在热化学领域引起了强烈关注.我们采用改良的Pechini法合成了一系列钙铝掺杂的镧锰钙钛矿并系统考察了其在两步法热化学分解水中的产氢表现.为了优化热化学催化性能,我们进行了镧锰钙钛矿A,B位上钙和铝的掺杂量(从0.2到0.8)的详细考察.通过调整掺杂比例,得到了一种极其高效的钙钛矿催化剂La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3.当两步法热化学分解水在1400和1000℃之间,La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3取得了429μmol/g的出色产氢表现,比同等条件下基准催化剂氧化铈产氢结果高出8倍.与此同时,钙铝掺杂镧锰钙钛矿在两步法热化学循环测试中展现出极其稳定的催化活性.因此,这种新颖的钙铝掺杂镧锰钙钛矿具备巨大的潜质用于未来热化学太阳能燃料的实际生产.
关键词:
两步法热化学
,
水分解
,
太阳能燃料
,
钙钛矿型氧化还原催化剂
,
产氢
