摘要：开发高效的阳极材料对实现固体氧化物燃料电池(SOFC)大规模商业化起着至关重要的作用。基于组分工程设计思想,以Pr_(0.5)Ba_(0.5)MnO_(3−δ)为基质,通过B位过渡金属元素掺杂,在还原条件下合成了PrBaMn_(1.6)X_(0.4)O_(5+δ)(PBMX,X=Co,Ni,Fe)系列层状钙钛矿阳极材料,系统探究了不同过渡金属元素掺杂对PrBaMn2O_(5+δ)(PBMO)的微观结构以及电化学性能的影响,并分析了A位缺陷对PBMX阳极材料的性能提升作用。结果表明,Co、Ni的掺杂效果明显优于Fe的掺杂,PrBaMn_(1.6)Co_(0.4)O_(5+δ)(PBMC)和PrBaMn_(1.6)Ni_(0.4)O_(5+δ)(PBMN)在还原过程中会产生更多的氧空位,材料的电化学性能更优。其中,PBMC作为阳极材料具有最高的催化活性,在H_(2)的还原条件下,800℃时,其对称电池的界面极化电阻为0.170Ω·cm^(2),并且在以H_(2)作为燃料气的条件下全电池输出874 mW/cm^(2)的最大功率密度。分析结果表明,掺杂过渡金属对电化学活性的提升源于其对H_(2)还原条件下表面粗糙度的增强及氧空位浓度的增加。此外,进一步引入A位缺陷后,可以得到催化活性更高的Pr_(0.6)BaMn_(1.6)X_(0.4)O_(5+δ)P_(0.6)(BMX,X=Co,Ni,Fe)阳极材料,其中,800℃的测试温度下,P0.6BMC的界面极化电阻仅为0.090Ω·cm^(2),全电池输出的最大功率密度为952 mW/cm^(2)。

摘要：介绍了近年来一维TiO_(2)纳米阵列结构及其反应器设计进展,综述了一维TiO_(2)纳米阵列的改性方法,包括元素掺杂、构建异质结、表面修饰、与有机碳和金属有机骨架材料复合等,分析了存在的问题并指出了其未来的发展方向。

摘要：化石能源枯竭促进规模储量需求的不断增加。钾离子电池因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,将有望成商用锂离子电池的替代品。石墨作为钾离子电池负极展现出了优异的循环稳定性,因此,寻找与之相配的正极材料是钾离子电池面临的主要挑战。层状过渡金属氧化物因其结构稳定、合成过程简单及价格低廉等优点而被广泛研究。与以往对钾离子电池电极材料的综述不同,本文从锰基层状氧化物失效机理入手,结合各种改性方法,如阴、阳离子掺杂、形貌设计和调整截止电压等策略以提高电化学性能。最后,对未来钾离子电池领域的主要研究方向和热点进行了展望。

摘要：石墨相氮化碳(g-CN)通常为体型结构,导致其比表面积较低、活性位点较少,因此催化效率较低。为解决这一问题,综述了纳米结构设计、元素掺杂和异质结构构建对g-CN催化性能中的电子-空穴分离复合及电子表面转移的影响,分析了光致载流子增加和半导体带隙调控等提高催化性能的机理。未来,需对CN进行多种改性,发挥它们之间的协同作用,以实现针对特定目标的应用。

摘要：结合化学工程与工艺专业人才培养方案和实践教学体系的要求,设计了硫铟锌(ZnIn2S4)基光催化剂的制备综合性实验。实验采用溶剂热法制备了Al掺杂硫铟锌光催化剂,系统地表征分析了光催化剂的晶体结构、形貌以及光电化学特性。该实验是将典型的科研成果转化为实验教学内容,有助于学生了解该领域的前沿科学成果和研究方法,掌握光催化剂的制备技术,进而深入理解光电化学性能相关专业理论知识。科研反哺教学有利于创新实验教学内容,激发和培养学生的创新意识和专业综合实践能力。

摘要：钙钛矿结构氧化物因其优异的MIEC特性和催化性能,以及具有化学组成的选择灵活性和良好的稳定性等优点,成为最有前途和应用前景的固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料。目前,SOFC的发展趋势是中低温化。但是,随着电池操作温度的降低,阴极极化损耗急剧增加,电池性能随之下降。考虑到中低温SOFC对阴极材料的要求,钙钛矿型阴极的催化活性仍然较低。因此,钙钛矿型阴极的性能优化正在成为新的研究热点。文中综述了近年来钙钛矿阴极的性能优化研究的新进展,着重论述了元素掺杂、形貌调控以及浸渍改性等方式对钙钛矿阴极电化学性能的优化效果。