以钼酸钠、硝酸铁、磷酸和三亚乙基四胺为原料, 采用水热合成法成功制备了一种还原型磷钼酸盐与FeⅡ构筑的超分子化合物, 其化学式为［C8H24N4］1.5［C6H22N4］1.5{Fe［Mo6O12(OH)3(PO4)3(HPO4)］2}·5H2O (1), 并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射(PXRD)和红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征。结果表明, 该化合物是由{Fe［P4MoV6O31］2}22- (记为{Fe(P4Mo6)2})、质子化的三亚乙基四胺和质子化的N, N′-二(氨乙基)-哌嗪通过氢键相互作用连接形成的三维超分子结构。电催化性能的研究表明, 化合物1对铬离子(CrⅥ)、铁离子(FeⅢ)、溴酸钾(KBrO3)和抗坏血酸(AA)具有良好的电化学传感性能和低检测限(LOD)。

开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni3N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性, 吸引了越来越多研究者的兴趣。然而, Ni3N碱性电催化析氢反应过程中, 水的解离效率低, 且对反应中间体质子的吸附太强, 这两个因素导致Ni3N的性能远低于Pt, 还有很大的改进空间。本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni3N/Ru。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni3N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征, 通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析, 并研究Ru掺杂量对Ni3N材料形貌和电催化性能的影响。结果表明, 6.30%Ru负载的Ni3N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m-2的电流密度仅需要49 mV过电位, 可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm-2)。将其应用于两电极全解水体系, 仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm-2的电流密度。突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni3N有效提升水解离, 并使Ni3N中Ni和N的电子云密度降低, 促进吸附氢中间体的形成过程(H++e-= H*), 改善析氢反应动力学, 进而提升其电催化性能。

通过水热合成方法, 以钼酸铵、氯化镍和4-氨基吡啶为原料成功合成了一个Keggin型多酸基超分子化合物H3［{H(4-AP)}6(PMoV6MoVI6O40)］ (4-AP=4-氨基吡啶)。该化合物的结构单元包含一个［PMoV6MoVI6O40］9-阴离子和6个质子化的配体。而［PMoV6MoVI6O40］9-阴离子与配体之间通过N(1)-H(1)…O(3)、N(2)-H(2A)…O(5)和N(2)-H(2B)…O(1)三种氢键相互作用, 进而形成二维超分子层。通过X射线单晶衍射、IR和粉末X射线衍射对其进行表征。晶体结构分析表明: 该标题化合物属于三方晶系, R-3空间群, a=2.191 2 (10) nm, b=2.191 2 (10) nm, c=1.042 3(5) nm, α=β=90°, γ=120°, V=4.333 8(4) nm3, Z=3, R1=0.036 2, wR2=0.095 6, 电催化性质研究表明该标题化合物对H2O2和K2Cr2O7具有良好的电催化还原效果, 以及对抗坏血酸具有良好的电催化氧化效果。

氧析出反应(OER)涉及多个电子的转移，动力学较为缓慢，被认为是电解水过程的瓶颈半反应。因此开发高效、稳定的氧析出反应电催化剂，降低该反应的外加过电位是电解水技术发展的关键。本文采用简单的化学浴沉积方法，经低温焙烧成功制备出多孔的无定型NiCo氧化物催化剂，并且该方法一次制备量可达克级。无定型NiCo氧化物因富含氧空位相对于其晶态的NiCo2O4尖晶石复合氧化物具有更优的OER性能，在碱性介质(0.1 mol/L KOH)中当电流密度为10 mA/cm2时的过电位为370 mV，并且表现出优异的催化稳定性。