课题基金 / 基金详情

混合价态钒氧化物基复合材料热力学研究及电催化应用

批准号:
52074016
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李钒
依托单位:
学科分类:
冶金物理化学与冶金原理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李钒

项目摘要

结项摘要

李钒的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
我国钒资源利用新工艺中,涉及混合价态钒氧化物中间产物,而混合价态钒氧化物用在电催化方面研究较少,但却发现能在水溶液中催化析氢和析氧两个极端反应。现有钒氧化物热力学数据不完善、有些则存疑,钒氧化物的Pourbaix图也不全。因此,研究者无法掌握混合价态钒氧化物中间产物的物相价态转变过程的规律,无法确定各个物相的电位稳定区,钒的氧化还原与可浸出性及在电化学应用存在不可预测性。本研究拟利用热力学原理对现有数据评估,并采用精密气氛控制的快速升温-淬火的热天平装置进行实验验证,依此绘制V-O体系相稳定区图和完善的Pourbaix图,进而分别研究含有C、Fe、Si的三元体系的热力学问题。在此基础上,设计并制备具有高活性和稳定性的电催化材料。通过测试来揭示电催化材料各个组分之间的相互作用关系及对催化性能的影响。项目研究结果能为钒资源提炼新工艺和钒相关产品的高值化及设计制备钒电催化材料提供理论指导。
英文摘要
In the new process of vanadium resource utilization in China, the intermediate products of mixed valence vanadium oxides are involved, and the mixed valence vanadium oxides are a few studied in electro-catalysis, but it is found that they can catalyze two extreme reactions of hydrogen and oxygen evolution in aqueous solution. The present thermodynamic data of vanadium oxides are not perfect, some are doubtful, and the Pourbaix diagram of vanadium oxides is not complete. Therefore, it is difficult to discover the law of phase transformation of mixed valence vanadium oxide intermediates, to determine the potential stability zone of each phase, and to predict the properties/abilities of redox and leaching of vanadium and their electrochemical applications. This study intends to use the thermodynamic principle to evaluate the existing data, and adopt the rapid temperature raising-quenching thermal balance equipment with atmospheric control to carry out the experimental verification, according to which the phase stability diagram (Predominance area diagram) of V-O system and the Pourbaix diagram are drawn, and then the thermodynamic problems of ternary system with C, Fe and Si are studied respectively. On this basis, electrocatalytic materials with high activity and stability are designed and prepared. The interaction between the components of the electrocatalytic material and its influence on the catalytic performance are revealed by testing. The results of these investigations can provide theoretical guidance for a new process of vanadium resource extraction and a high value of vanadium related products as well as the design and preparation of vanadium electrocatalytic materials.
本研究对现有V-O体系热力学数据进行系统评估,以评估后数据绘制出V-O 体系Magneli相的相稳定区图。采用精密气氛控制的快速升温-淬火的装置对绘制的相稳定区图进行平衡实验验证。在评估和验证数据的基础上绘制了钒和其他过渡金属氧化物的Pourbaix图。考虑了C、Fe元素存在对钒元素价态物相的影响。通过动力学调控的方式合成了碳负载的Magneli相钒氧化物负载贵金属Pt后可电催化甲醇氧化并具优良的抗CO中毒性能。合成的Co掺杂Magneli相钒氧化物具有催化氧还原和氧析出的双功能,可作为金属空气电极氧电催化剂。实验研究还发现钒的氧化溶解,可以促进表面重构激活层状氢氧化物的氧电催化活性,促进析氧反应并提高催化剂的稳定性。进一步研究发现Mn掺杂的混合价态钒青铜可脱嵌锌离子,制备锌离子电池具优良的倍率性能和循环稳定性。本项目设计并制备具有高活性和稳定性的电催化含钒氧化物材料并揭示电催化材料各个组分之间的相互作用关系及对催化性能的影响。项目研究结果为钒氧化物体系的电化学应用提供了一定的理论和实践指导。
探索锂-空气电池非化学计量氧化物与导电氧化物复合双功能氧(空气)电极催化剂制备与表征
  • 批准号:
    51472009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李钒
  • 依托单位:
用于PEMFC阳极载体Me(W、Mo)-O Magneli相的合成及助催化机理研究
  • 批准号:
    51172007
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李钒
  • 依托单位:
制备Ti-O Magneli相载体的Pt-Ni双金属电极催化剂的物理化学研究
  • 批准号:
    50974006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    李钒
  • 依托单位:
国内基金
海外基金