徐国荣
,
彭满芝
,
唐安平
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钟晓伟
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2011.00500
用电化学方法制备了一种多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极.在不锈钢基体上以聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)在水溶液中形成的液晶作掩膜,通过电化学腐蚀制备了多孔基体电极,用恒电位方法在基体上沉积二氧化锰薄膜.用扫描电子显微镜对二氧化锰薄膜电极形貌进行了考察,循环伏安法和充放电曲线法测试了二氧化锰薄膜电极的电容.结果表明,腐蚀后的不锈钢基体呈现多孔特征,孔分布无规律,孔径大小从几十纳米到几百纳米不等,沉积的二氧化锰呈颗粒状,直径为80～90 nm.扫描速率为20 mV/s,沉积电量0.4 C/cm<'2>时,循环伏安法测得的二氧化锰薄膜电极的质量比电容达400 F/g;沉积电量4～5 C/cm<'2>时,面积比电容达到320×10<'-3>F/cm2,此时的质量比电容仍保持在200 F/g左右.实验结果表明,多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极在超级电容器领域有潜在的应用前景.
关键词:
电化学电容器
,
多孔电极
,
电沉积
,
二氧化锰
,
液晶掩模
王萌
,
王新东
,
陈明
,
杨兆一
,
董超振
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62477-4
直接甲醇燃料电池(DMFC)因其燃料能量密度高，工作温度低，低污染排放等优点被认为是用作移动设备电源的最佳选择之一，至今已有美国的Oorja Protonics公司和丹麦的IRD公司等新能源相关企业相继发布了多款用于手机、电脑、通信基站、叉式装卸机或房车的商业产品.然而， DMFC内部的复杂情况造成的多种不同的电压损失仍旧使得其实际电压效率远低于理论值.其中从阳极渗透到阴极的甲醇造成的混合电位导致的电压损失尤为明显.目前，众多研究人员都致力于开发高稳定性、高耐久性、高性能且低成本的催化材料体系，以克服传统Pt催化剂存在的各种问题.除了催化剂本身之外， DMFC的问题还与其中膜电极的微结构和电化学特性息息相关.膜电极是化学能通过电催化氧化还原反应转化为电能的反应场所，通常由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层依序组合而成.通过对MEA中的各层进行优化，如传质管理和甲醇渗透等问题都能得到有效解决.
近年来，纳米技术常被用于改进DMFC性能的研究.具备纳米结构的金属-碳/金属氧化物载体类催化材料得到了广泛研究.这些电催化材料在制备方法、结构和组分上都有较大区别.结构方面，许多研究都证明制备纳米级多孔网络结构或者有序阵列结构的催化层有助于提高催化性能和Pt的利用率.组分方面，许多研究人员都开展了引入Pt以外金属成分或金属氧化物来改变Pt催化剂的表面电子状态的研究.引入这些组分导致的配位体效应可以通过弱化Pt与H+， OH-或COads等的相互作用来起到抗催化毒化和提高催化效率的作用.尽管对于DMFC领域的认知逐渐完善，但是仍有许多问题有待解决.因此，本文介绍了目前用于DMFC的纳米结构电催化材料和多孔电极的研究进展.重点介绍了纳米结构催化剂和载体材料的合成及表征.
通过对比不同催化材料的特性可以发现，在本文涉及到的催化材料中， In0.1SnO2-Pt和(MoO3)0.2SnO2-Pt/C表现出了最高的催化活性，但是它们高效催化甲醇电氧化所需的碱性环境与现在占绝对主流地位的Nafion质子交换膜所必须的酸性环境相冲突，所以其实际应用价值在碱性阴离子交换膜研究取得突破前都难以有效发挥.而另一类表现较好的采用溶致液晶模板法合成的纳米树枝状和纳米星形Pt催化剂则存在制备工艺难以商业规模化的问题.总的来说，采用溶剂热合成法制备的Pt-NRCeO2/GNs和Pt/Ti0.9Sn0.1O2-C等纳米结构金属氧化物、碳材料复合载体和Pt基贵金属催化剂组成的催化材料体系不仅催化性能相对于商业化Pt纳米颗粒有很大提高，而且制备方法易于商业规模化，值得进一步关注.此外，本文还介绍了如内部传质过程的理论建模计算和膜电极中功能结构的制备等优化DMFC中多孔电极内传质过程的方法.通过计算机模拟得到优化DMFC内部传质过程所需的扩散层、催化层的传质特性相关参数，再通过改进MEA制备工艺，有效控制各层的结构参数向模拟的优化值靠拢，能够实现DMFC性能的有效提升.综合模拟、实验研究及工艺研究结果，根据实际需要，设计和制备包含新功能层的MEA的相关研究也更进一步提高了DMFC的性能和实用性.就目前的研究情况而言，如果在性能提升的基础上，使用寿命再取得突破， DMFC一定会有很好的商业应用前景.
关键词:
催化剂
,
多孔电极
,
甲醇渗透
,
电催化性能
,
膜电极
,
直接甲醇燃料电池
刘润
,
庄卫东
,
班丽卿
,
沈雪玲
,
尹艳萍
,
康志君
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15022501
在我国大气污染日益严重的情况下,新能源汽车普及的趋势正在增强.作为新能源汽车核心组件的锂离子电池模块,其各方面性能的改善一直是研究的关键问题.锂离子电池电极主要由正负极活性材料、粘结剂和导电剂三个部分组成.各个组分之间的协同作用对于发挥电极的最佳物理化学性能起着非常重要的作用.具有优良性能的电极才能保证锂离子电池在服役过程中充分发挥活性材料的潜能,满足实际应用的需求.作为电极中的脱嵌锂材料,活性材料本身的物理化学性质对于锂离子电池的性能具有重要意义.此外,电极中非活性材料的选择、电极各组分的比例、电极制备的工艺等也会对于锂离子电池的电化学性能、安全性能和制造成本产生影响.本文从锂离子电池电极的制备工艺入手,总结了导电剂的选择、电极组分配比、材料的预处理和电极结构设计这四个方面的一些研究进展,对电极制备过程中的关键控制点进行了详细的论述,同时针对以上问题提出了几点建议.
关键词:
锂离子电池
,
导电剂
,
多孔电极
,
电极设计与优化
沈耀春
,
王林
,
陆祖宏
,
韦钰
材料研究学报
通过水解钛酸四丁酯的方法得到TiO2超微粒胶体溶液,并在导电玻璃基片上制备出TiO2电极.AFM研究显示该电极是由粒径均匀的TiO2小颗粒及微孔组成;光谱学分析表明该电极的比表面积大于50.
关键词:
二氧化钛
,
null
,
null
