纳米催化，激活能源未来——革新电催化技术，点亮绿色能源梦想
2024-08-23 · 系列介绍 · 百灵威授权转载
随着社会快速发展，人类对能源的需求不断增加，化石能源的过度消耗造成了严重的环境污染和能源危机。提高能源利用效率和开发新能源是解决能源危机的有效途径。新能源电催化转化因其高效清洁等优势得到了科学家们的广泛关注。
电催化转化反应如熟知的氧还原反应（ORR），析氧反应（OER）、析氢反应（HER）、二氧化碳还原（CO2RR）及氮气还原（NRR）等，主要通过电催化技术来生产重要的化学品或燃料。现阶段的电催化剂多以多相催化剂为主，而多相催化剂中的载体部分对于催化剂的性能影响至关重要，是不可或缺的一部分。
常用作电催化剂的纳米载体有纳米碳基载体、纳米碳化物载体及纳米氮化物载体等。
常用的有石墨烯、碳纳米管、富勒烯等，由于其超大的比表面积、优异的导电性、良好的稳定性、可调的电子结构以及结构和表面态易于修饰等特点，在众多电催化剂载体中展现出广阔的应用前景[1]。
百灵威提供的纳米碳基载体材料种类齐全，纯度高，可做到稳定供应，助力广大科研工作者及企业用户实现高效电催化转化。
纳米碳化物载体
这是一类具有较强耐腐蚀能力和超高熔点、硬度及机械强度的载体材料。作为助催化剂和贵金属载体，在氧还原和醇氧化反应中，这些材料能有效提升催化活性[2]。尤其是碳化钒作为催化剂载体应用于氧还原反应，可有效将Pt的催化活性提升近4倍[3]。
百灵威可稳定供应的高质量纳米碳化物载体电催化材料有：碳化钛、碳化钒、碳化硼等。
纳米氮化物载体
氮化物材料因其低廉的成本和较高的催化活性受到众多研究者的关注。常见的纳米氮化物载体电催化材料有氮化硼、氮化钛等。氮最外层的５个电子相对于碳具有给电子效应，能使碳与纳米颗粒的结合更稳定，从而增加催化剂的寿命[4]；此外，氮掺杂到碳载体中能增加催化剂的导电能力，并且有利于氧在活性位点上的吸附，提高了催化活性[5]。
百灵威可稳定供应氮化硼、氮化钛、碳氮化钛等高质量纳米氮化物载体。
其他纳米催化剂
百灵威还可提供其他电催化剂或者载体材料如铂黑（20％炭黑），黑磷。
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参考文献：
[1]张一鸣,郭建平,张家乐,等.石墨烯在析氢电催化剂中的应用[J].化学进展,2024,36(05):633-644.
[2]冯敏.双元碳化物结构设计及其电催化性能和机理研究[D].广东工业学,2022.DOI:10.27029/d.cnki.ggdgu.2022.000052.
[3] He G, Yan Z, Cai M, et al. Ion-Exchange-Assisted Synthesis of Pt-VC Nanoparticles 111Loaded on Graphitized Carbon: A High-Performance Nanocomposite Electrocatalyst for Oxygen-Reduction Reactions[J]. Chemistry, 2012, 18(27):8490-8497.
[4] ZHANG L, NIU J, DAI L, et al. Effect of microstructure of nitrogen-doped graphene on oxygen reduction activity in fuel cells [J], Langmuir, 2012,28(19):7542-7550.
[5] 宋昱扬,张文彪,高庆生.Co-N-C氧还原反应电催化剂的制备及性能研究[J].复旦学报(自然科学版),2024,63(02):199-208+215.DOI:10.15943/j.cnki.fdxb-jns.2024.02.004.
绿色化学研究热点——电解水制氢
电催化常用贵金属催化剂
百灵威精选——金属催化剂常用与创新产品
金属-导电聚合物复合电催化剂的制备
电催化转化反应如熟知的氧还原反应（ORR），析氧反应（OER）、析氢反应（HER）、二氧化碳还原（CO2RR）及氮气还原（NRR）等，主要通过电催化技术来生产重要的化学品或燃料。现阶段的电催化剂多以多相催化剂为主，而多相催化剂中的载体部分对于催化剂的性能影响至关重要，是不可或缺的一部分。
常用作电催化剂的纳米载体有纳米碳基载体、纳米碳化物载体及纳米氮化物载体等。
产品列表
纳米碳基载体常用的有石墨烯、碳纳米管、富勒烯等，由于其超大的比表面积、优异的导电性、良好的稳定性、可调的电子结构以及结构和表面态易于修饰等特点，在众多电催化剂载体中展现出广阔的应用前景[1]。
百灵威提供的纳米碳基载体材料种类齐全，纯度高，可做到稳定供应，助力广大科研工作者及企业用户实现高效电催化转化。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 0.55 - 3.74 nm, diam.: 0.5-3μm, layers: <10 石墨烯 | 1034343-98-0 | 966627 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 1 - 3 nm, layers: <3, size: >50 μm 石墨烯 | 1034343-98-0 | 953031 |
| Graphene, nanoplatelets 2-10 nm 石墨烯 | 1034343-98-0 | C45316 |
| Graphene oxide, 99%, reagent grade, thickness: 0.55 - 1.2 nm, diam.: 0.5 - 3 μm, layers: ＜3 氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 934143 |
| Graphene oxide, 4 mg/mL dispersion in water 氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 909428 |
| Graphene oxide, 0.5 mg/mL dispersion in water 氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 996157 |
| Reduced graphene oxide, ≥98 wt% 还原型氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 940986 |
| Nitrogen doped graphene, 98%, SSA: 100 - 300 m2/g, layers：≤3 氮掺杂石墨烯 | 1034343-98-0 | 900324 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 1 - 3 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 977980 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 5 - 30 μm, SSA: >640 m2/g 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 924191 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 90%, reagent grade, diam.: 1 - 2 nm, length: 5 - 30 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 925868 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, 99.9%, reagent grade, inner diam.: 3 - 5 nm, outer diam.: 8 - 15 nm, length: 10 - 50 μm 碳纳米管, 多壁式 | 308068-56-6 | 983835 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, 99.9%, outer diam.: 30-80 nm, length: <10 μm, specific surface area: ≥60 m2/g 碳纳米管, 多壁式 | 308068-56-6 | 921389 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, 99.5%, Specific surface area>80 m2/g, outer diam.: 10 - 20 nm, length: 5 - 30 μm 碳纳米管, 多壁式 | 308068-56-6 | 952777 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, as produced cathode deposit 炭黑 | 308068-56-6 | 06-0504 |
这是一类具有较强耐腐蚀能力和超高熔点、硬度及机械强度的载体材料。作为助催化剂和贵金属载体，在氧还原和醇氧化反应中，这些材料能有效提升催化活性[2]。尤其是碳化钒作为催化剂载体应用于氧还原反应，可有效将Pt的催化活性提升近4倍[3]。
百灵威可稳定供应的高质量纳米碳化物载体电催化材料有：碳化钛、碳化钒、碳化硼等。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Titanium carbide, 97%, reagent grade, nano-ceramic powders 碳化钛 | 12070-08-5 | 9073444 |
| Titanium carbide, 99.9% 碳化钛 | 12070-08-5 | 592574 |
| Titanium carbide, 99% 碳化钛 | 12070-08-5 | 93-2205 |
| Vanadium(IV) carbide, 99.9%, ≤3 μm, metal basis 碳化钒(IV) | 12070-10-9 | 402541 |
| Boron carbide 碳化硼 | 12069-32-8 | 040504 |
| Boron carbide, 0.1-1.5 microns (99.9+%-B) 碳化硼 | 12069-32-8 | 05-0120 |
氮化物材料因其低廉的成本和较高的催化活性受到众多研究者的关注。常见的纳米氮化物载体电催化材料有氮化硼、氮化钛等。氮最外层的５个电子相对于碳具有给电子效应，能使碳与纳米颗粒的结合更稳定，从而增加催化剂的寿命[4]；此外，氮掺杂到碳载体中能增加催化剂的导电能力，并且有利于氧在活性位点上的吸附，提高了催化活性[5]。
百灵威可稳定供应氮化硼、氮化钛、碳氮化钛等高质量纳米氮化物载体。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Boron nitride, 99.5%, trace metal basis, ≤45 μm 氮化硼 | 10043-11-5 | 976156 |
| Boron nitride, 98.5%, 1 μm 氮化硼 | 10043-11-5 | 1811862 |
| Boron nitride, 99%, 1μm, Hexagonal 氮化硼 | 10043-11-5 | 963618新 |
| Titanium nitride, 99.5%, metal basis, grain size: 1 - 3 μm 氮化钛 | 25583-20-4 | 202536 |
| Titanium carbonitride, 99%, trace metal basis, 1 - 2 μm 碳氮化钛 | 12654-86-3 | 591723 |
百灵威还可提供其他电催化剂或者载体材料如铂黑（20％炭黑），黑磷。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Platinum nanoparticles, 20% on carbon black (surfactant and reactant-free) 铂黑，20％炭黑（表面活性剂和无反应物） | 7440-06-4 | 78-3032 |
| Black phosphorus, 99.99%, powder 黑磷 | 7723-14-0 | 962821 危化品 |
制备常用试剂-金属氯化物
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Iridium(III) chloride, Ir≥63.9% 氯化铱 | 10025-83-9 | 997634 |
| Cadmium chloride, anhydrous (99.995%-Cd) PURATREM 氯化镉 | 10108-64-2 | 48-1500促 危化品 |
| Zirconium(IV) chloride (99.5+%-Zr) 氯化锆 | 10026-11-6 | 93-4045 危化品 |
| Gallium(III) chloride, anhydrous, fused lump (99.999%-Ga) PURATREM 氯化镓 | 13450-90-3 | 93-3141促 |
| Ammonium chloride, 99.6%, ACS reagent 氯化铵 | 12125-02-9 | 934775 |
| Cerium(III) chloride, 99.9%, anhydrous 氯化铈(III) | 7790-86-5 | 125652 |
| Cesium chloride, 99.99% 氯化铯 | 7647-17-8 | 926782 |
| Cobalt(II) chloride, 97%, anhydrous 氯化钴(II) | 7646-79-9 | 989962 危化品 |
| Copper(I) chloride, 99.99% 氯化亚铜(I) | 7758-89-6 | 931651 |
| Magnesium chloride, 98% 氯化镁 | 7786-30-3 | 266646 |
| Rhodium(III) chloride, 98% 氯化铑(III) | 10049-07-7 | 398503 |
| Nickel(II) chloride, 98%, anhydrous 氯化镍(II) | 7718-54-9 | 120836 危化品 |
| Iron(II) chloride, 99.99%, anhydrous 氯化铁(II) | 7758-94-3 | 960107 |
| Chromium(III) chloride, 99% 三氯化铬 | 10025-73-7 | 932185新 |
| Indium(III) chloride tetrahydrate, 98% 氯化铟(III) 四水合物 | 22519-64-8 | 956956 |
| Aluminum chloride, 99%, trace metals basis 三氯化铝 | 7446-70-0 | 290063 危化品 |
| Ruthenium(III) chloride, 99%, anhydrous 三氯化钌(III) | 10049-08-8 | 257385 |
制备常用试剂-金属硝酸盐
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Aluminium nitrate nonahydrate, 99+%, for analysis 硝酸铝九水合物 | 7784-27-2 | C21828 危化品 |
| Cerium(III) nitrate hexahydrate, 99%, reagent grade 硝酸铈(III)六水合物 | 10294-41-4 | 194803 危化品 |
| Europium(III) nitrate hexahydrate, 99.9% 硝酸铕(III) 六水合物 | 10031-53-5 | 142991 |
| Iron(III) nitrate nonahydrate, 98%, ACS reagent 硝酸铁(III)九水合物 | 7782-61-8 | 487605促 危化品 |
| Copper(II) nitrate trihydrate, 99.5% 硝酸铜(II)三水合物 | 10031-43-3 | 923629 危化品 |
| Rubidium nitrate 硝酸铷 | 13126-12-0 | F988102 |
| Rhodium(III) nitrate 硝酸铑 | 10139-58-9 | 099767 危化品 |
| Ammonium cerium(IV) nitrate, 98%, for synthesis 硝酸铈铵 | 16774-21-3 | 922395 危化品 |
| Manganese nitrate, for analysis, 50 wt.% solution in H2O 硝酸锰 | 10377-66-9 | 406741 危化品 |
| Copper(II) nitrate trihydrate (99.999%-Cu) PURATREM 硝酸铜 | 10031-43-3 | 93-2940 危化品 |
| Rhodium(III) nitrate, solution in water (10% Rh) 硝酸铑溶液 | 10139-58-9 | 45-1808 危化品 |
| 硝酸锂 硝酸锂 | 7790-69-4 | 229741 危化品 |
| 硝酸钯(II) 溶液 硝酸钯(II) 溶液 | 868605-16-7 | 380040 |
| Cobalt nitrate hexahydrate, 99%, for analysis 硝酸钴六水合物 | 10026-22-9 | 949153 危化品 |
| Cerium(III) nitrate hexahydrate (99.99%-Ce) (REO) PURATREM 硝酸铈六水合物 | 10294-41-4 | 93-5814 危化品 |
电解液配制用试剂
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Lithium sulfate, 99% 硫酸锂 | 10377-48-7 | 502402 |
| Potassium carbonate, 99% 碳酸钾 | 584-08-7 | 212583 |
| Potassium hydroxide, 1 M solution in H2O 氢氧化钾 | 1310-58-3 | 989983 |
| Potassium chloride, 99.5%, Analytical grade 氯化钾 | 7447-40-7 | 957114 |
| Potassium bicarbonate, 99.5%, for analysis 碳酸氢钾 | 298-14-6 | 981515 |
| Sodium sulfate, 99%, for analysis 硫酸钠 | 7757-82-6 | 953522 |
| Sodium hydroxide, 1 M solution in H2O 氢氧化钠 | 1310-73-2 | 904294 |
电催化常用试剂
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Activated charcoal, 8 - 20 mesh 活性炭 | 7440-44-0 | 926890 |
| Nickel(II) oxide nanopowder, 99.9%, Including NiO, Ni2O3 and NiOOH 纳米氧化镍(II) | 1313-99-1 | 903975 |
| PEDOT: PSS（CLEVIOS™ P VP AI 4083） PEDOT: PSS, 型号为4083 | 155090-83-8 | 927751 |
引发剂
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Glutaraldehyde, 50 wt.% solution in H2O 戊二醛 | 111-30-8 | 902042 危化品 |
| 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone, 98% 2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮 | 106797-53-9 | 908547 |
| Iron(III) p-toluenesulfonate hexahydrate, 98% 对甲苯磺酸铁六水合物 | 312619-41-3 | 620710 |
有机合成常用试剂与耗材
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Deuterium oxide, 99.9 atom%D 重水 | 7789-20-0 | 174611促 |
| Digital stainless steel hotplate magnetic stirrer, with heating, heating temperature range: RT 340℃, power 550 W 数显不锈钢加热磁力搅拌器 | / | 1122416 |
| Tetrahydrofuran-d8, 99.5 atom%D 氘代四氢呋喃-d8 | 1693-74-9 | 247731 |
参考文献：
[1]张一鸣,郭建平,张家乐,等.石墨烯在析氢电催化剂中的应用[J].化学进展,2024,36(05):633-644.
[2]冯敏.双元碳化物结构设计及其电催化性能和机理研究[D].广东工业学,2022.DOI:10.27029/d.cnki.ggdgu.2022.000052.
[3] He G, Yan Z, Cai M, et al. Ion-Exchange-Assisted Synthesis of Pt-VC Nanoparticles 111Loaded on Graphitized Carbon: A High-Performance Nanocomposite Electrocatalyst for Oxygen-Reduction Reactions[J]. Chemistry, 2012, 18(27):8490-8497.
[4] ZHANG L, NIU J, DAI L, et al. Effect of microstructure of nitrogen-doped graphene on oxygen reduction activity in fuel cells [J], Langmuir, 2012,28(19):7542-7550.
[5] 宋昱扬,张文彪,高庆生.Co-N-C氧还原反应电催化剂的制备及性能研究[J].复旦学报(自然科学版),2024,63(02):199-208+215.DOI:10.15943/j.cnki.fdxb-jns.2024.02.004.
推荐阅读
石墨烯-Polymer电催化剂的制备绿色化学研究热点——电解水制氢
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