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酸性氧化物有哪些,酸性氧化物有哪些高中

牵着乌龟去散步 百科 31 0
ACS Catalysis:PtNiIr/金属氧化物改善酸性OER性能和稳定性

碳腐蚀是电解过程中高阳极电位析氧反应的常见问题。金属氧化物可以通过OER中的催化剂/载体相互作用来提高整体耐久性和活性,但许多这些氧化物的导电性较低。近年来,掺锑氧化锡(ATO)在酸性环境中具有良好的导电性和较低的溶解性。在这里,PtNiIr纳米框架(NFs)通过正丁胺处理成功负载到ATO上,并在OER条件下进行了测试。这些PtNiIr纳米合金形成菱形十二面体,Pt和Ir在边缘和顶点形成均匀的合金。在1.53 V vs RHE下,PtNiIr NF/ATO与PtNiIr NF/C电催化剂的电流密度分别为0.57和0.62 mA/cm2,结果相当。NF/ATO的OER的法拉第效率为92%,接近NF/C的94%。此外,PtNiIr NF/ATO在加速耐久性测试中显示出较低的溶解,在线电化学质谱测量中进一步证实。与PtNiIr NF/C相比,PtNiIr NF/ATO在1万次电位循环后,在1.53 V vs RHE下的质量活性仅略有下降(基于铂族金属含量,为0.57-0.54 A /mg),并且没有溶解或催化剂迁移的迹象。

(a) PtNiIr NF的STEM图像。(b-e)能谱图(蓝色:Ni;红色:Pt;绿色:红色)。(f)具有晶格间距的Pt-Ir边缘的STEM图像。

PtNiIr NFs负载到:(a)商业ATO和(b) Vulcan XC-72R碳支架上的STEM图像。

在0.1 M HClO4溶液中,在1.0和1.8 V vs RHE之间扫描速率为5 mV/s的OER极化曲线,(b)在1.53 V vs RHE下的质量活度,(c)在10 mA/cm2下的测量过电位。

(a)电化学活化后PtNiIr NF/ATO和(b) PtNiIr NF/C在Pt 4f区的XPS数据。灰线表示原始测量光谱,黑线表示数据拟合,蓝线和红线表示每个样本的Pt0和PtII状态的反卷积。

酸性氧化物有哪些,酸性氧化物有哪些高中-第1张图片-

在碳载体的4f7/2和4f5/2峰结合能较高的一侧有一个肩,这是由于Pt的氧化程度较高。

在0.1 M HClO4中电化学活化后,Ir LIII边缘的XANES数据显示铱黑以及PtNiIr NF/ATO和PtNiIr NF/C。

10000 cycles ADT前后的OER极化曲线:(a) NF/ATO, (b) NF/C, (C)铱黑,(d) ADT之前(蓝色示线)和之后(红色示线)每个样品的比较电流密度。

10000 cycles ADT后的STEM图像显示(a,b) PtNiIr NF/C和(c,d) PtNiIr NF/ATO。

本研究考察了载体对PtNiIr正交十二面体NFs的耐久性和OER性能的影响。在STEM中检查这些NFs,发现在NFs的边缘和顶点存在铱,同时也确认在这些区域形成了(Pt,Ir)合金。比较了不同负载 *** 对PtNiIr NF/ATO的更佳负载效果。使用BuNstrong可能会去除多余的油胺,然后改善PtNiIr NFs和ATO之间的 *** SI。将PtNiIr纳米管与PtNi纳米管进行比较表明,铱的存在大大提高了OER性能,而不考虑载体。XPS数据表明 *** SI与先前的铂基和铱基催化剂负载在金属载体上的研究一致。PtNiIr NF/ATO样品的TOF为0.30 s-1,法拉第效率为92%,这是由OLEMS装置中产生的O2计算得出的。这些值与PtNiIr NF/C样品几乎相同,表明ATO提供了稳定的支撑,与负载的NFs具有相当数量的电荷转移。延长的ADT说明了碳腐蚀对整体OER性能的影响,而负载ATO的样品在10,000次循环后仍保持类似的质量活性。STEM证实,与碳相比,这些样品没有NF迁移、溶解或团聚的迹象。最后,电化学清洗/活化后样品的XANES测量表明,金属氧化物负载样品上铱的氧化态较低。从我们的研究结果来看,ATO和PtNiIr NFs的组合在水氧化应用中显示出作为综合催化系统的前景。

Improving Oxygen Evolution Reaction Performance and Durability Using Rhombic Dodecahedral PtNiIr Nanoframes with Metal Oxide Supports in Acidic Media | ACS Catalysis

https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02541

酸性氧化物

酸性氧化物是指能够与水反应生成酸的氧化物,通常是含有氧的非金属元素的化合物。其化学式通常为 MOx(其中 M 为非金属元素,x 为氧的原子数),例如二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)和二氧化碳(CO2)等。

酸性氧化物的常见性质包括:

1. 可溶于水,能与水反应产生酸性物质;

2. 具有 *** 性气味,并且在高浓度下对人体有毒害作用;

3. 可被还原为低价态物质。

酸性氧化物的主要反应包括:

1. 酸性氧化物与水反应,产生酸:例如二氧化硫与水反应生成亚 *** (strongSO3),二氧化硫也可进一步与空气中的氧气反应生成三氧化硫(SO3),将其溶于水后可以得到 *** (strongSO4)。

SO2 + strongO = strongSO3

SO2 + O2 = SO3

SO3 + strongO = strongSO4

2. 酸性氧化物与碱反应,产生盐和水:例如二氧化硫与氢氧化钠(NaOH)反应生成 *** 钠(Na2SO3)和水(strongO)。

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + strongO

总之,酸性氧化物是化学中非常重要的一类氧化物,通过它们与水、金属、碱等物质的反应,能产生酸,生成盐和水等各种反应。初学者应该重点掌握其化学式、常见的反应方式以及产生的产物等知识。

酸酐就是酸性氧化物吗?

在无机化学中,酸酐是酸脱水形成的,且绝大多数为氧化物,所以许多情况下两者可以等同。此外,只有含氧酸才有酸酐,无氧酸无酸酐。无机含氧酸中非金属的同价态氧化物就是含氧酸的酸酐,例如:strongCO3的酸酐为CO2、HNO3的酸酐为N2O5、strongSO4的酸酐为SO3、strongSO3的酸酐为SO2、H *** O4的酸酐为P2O5等。NO2虽能与碱反应生成盐和水,但价态不同,因此既不是硝酸也不是亚硝酸的酸酐,也不能称为酸性氧化物。当然,并不是所有酸酐都会与水化合生成酸,例如硅酸(strongSiO3)脱水是SiO2,而SiO2不与水反应,但SiO2是硅酸的酸酐。

在有机化学中,很多有机酸脱水后都不是氧化物。如:两个乙酸分子(CH3COOH)脱水后形成的乙酸酐<(CH3CO)2O>就不是氧化物,但乙酸酐属于酸酐。再如CO一般也不能认为是HCOOH的酸酐,因HCOOH脱水不发生在两个-OH之间:。

知识拓展

(1)酸酐是化合物,可以独立存在;酸根是组成酸或盐的一部分,不能独立存在。

(2)酸酐是含氧酸失去水以后的生成物;酸根可以分为无氧酸根和含氧酸根。

(3)酸根是带负电的阴离子,当酸或盐电离时,能在水溶液里或熔融的液态盐中自由移动。

高中化学必修+选修课本重点概念梳理,开学必背


必修一

一、含氯化合物的漂白作用与消毒作用(p16)

1、HClO 具有漂白作用和消毒作用,但是它不适合直接做漂白剂和消毒剂,因为它不稳定,见光或受热易分解,它还是一种弱酸,酸性比碳酸弱。

2、次氯酸盐是常用漂白剂和消毒剂的主要成分。如:84 消毒液的有效成分是 NaClO。次氯酸盐与稀酸或空气里的 CO2 和水反应可生成次氯酸,显现出漂白和消毒作用。以次氯酸盐为有效成分的漂白剂和消毒剂的有效期较短,不宜长期保存。

3、漂白粉(次氯酸钙和氯化钙的混合物,有效成分为次氯酸钙)

2Ca(OH)2+2Cl2 == CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

4、二氧化氯(ClO2)也可用于漂白和消毒。其漂白能力和消毒能力比氯气强且使用起来更加安全。

二、物质的分类(p33)

1、酸性氧化物:能与碱反应生成盐和水的氧化物。如 CO2、 SO2

碱性氧化物:能与酸反应生成盐和水的氧化物。如Na2O、CaO 2、胶体(p36-37)

定义:分散质粒子直径介于 1-100 nm 之间的分散系。

胶体性质:丁达尔现象、 聚沉(豆腐、肉冻、果冻)、电泳(电泳电镀)、布朗运动应用:

(1)工业除杂、除尘(2)土壤的保肥作用(3)豆腐的 *** 原理

(4)江河入海口处形成三角洲(5)明矾的净水作用。胶体提纯:渗析

三、电解质(p40)

1、电解质:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。

非电解质:在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物。

2、强电解质:在水溶液里能完全电离的电解质。

弱电解质:在水溶液里只能部分电离的电解质。

四、氧化还原反应和四种基本反应类型的关系(p57)

五、概念区分(p62)

同位素

同素异形体

同系物

同分异构体

定义

质子数相同,中子数不同的原子(核素)

由同一种元素组成的不同单质

结构相似, 分子组成相差一个或若干个 CH2 基团的物质

分子式相同, 结构不同的化合物

对象

原子

单质

化合物

化合物

元素符号表示不同如、、

元 素 符 号 表 示 相同, 分子式可以不同,如 O2 O3

不同

相同

结构

电子层结构相同,原子核结构不同

单质的组成或结构不同

相似

不同

性质

物理性质不同,化学性质相同

物理性质不同, 化学性质相同

物理性质不同, 化学性质相似

物 理 性 质 不同, 化学性质不一定相同

六、含有碳元素的无机化合物(p64)

1、大理石、方解石 CaCO3 、白云石<CaMg(CO3)2> 、菱锌矿 ZnCO3 、菱镁矿(MgCO3)和菱铁矿(FeCO3

2、碳酸钠俗称纯碱和苏打,是白色固体,广泛用于玻璃、造纸等工业; 碳酸氢钠俗称小苏打,也是白色固体,是发酵粉的主要成分之一;这两种盐呈碱性,常被用做食用碱。

七、碳的转化(p68)

1、高炉炼铁的过程是将铁矿石还原成金属铁的过程,原料是焦炭和铁矿石(主要成分是Fe2O3),但是起实际还原作用的主要是 CO。

2、1828 年,德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化合物——尿素2)2>。

八、氮循环

1、自然固氮:通过闪电产生含氮化合物的高能固氮;生物固氮;人工固氮(工业固氮):合成氨工业(p75)

2、氨水能使酚酞溶液变红色(p77)

3、化学氮肥主要包括铵态氮肥(主要成分为 NH4+)、硝态氮肥(主要成分为 NO3-)和有机氮肥—尿素2)2>。(p78)

4、尿素和复合化肥(p79)

尿素是一种白色晶体,它的含氮量高达 46.65%,是目前含氮量更高的氮肥。尿素肥效比较持久,作为一种中性肥料,适用于各种土壤和植物。工业上用氨气和二氧化碳在一定 条件下合成尿素。

复合化肥是一类优质、高效的化肥,目前使用较多的主要是含氮和磷的复合化肥,如 磷酸二氢铵和磷酸氢二铵等。

5、发烟硝酸:质量分数为 95%以上的浓硝酸在空气中会挥发出硝酸蒸气产生“发烟”现象。(p81)

6、以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨(硝酸型)的一个重要原因。(p82)

光化学烟雾形成:汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应 光化学烟雾危害:有特殊气味, *** 眼睛,伤害植物,并能使大气能见度降低 氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分

水体中过量的氮会对水体造成污染,当进入水体的氮(或磷)的含量增大时,会造成水体的富营养化。

九、硫的转化(p85)

1、硫单质是我国四大发明之一――黑火药的主要成分。

黑火药的主要成分是硫磺、硝石和木炭。点燃后,三者发生迅猛的氧化还原反应。

S + 2KNO3 + 3C = K2S + 3CO2↑+ N2 ↑(条件:点燃)(p87)

2、黄铁矿(FeS2)、雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、辰砂(HgS) 石膏(CaSO4?2H2O)、芒硝(NaSO4?10H2O)(p86)

3、硫的两种常见的同素异形体:斜方硫和单斜硫;S6 和 S8 等(p87)

4、硫磺主要用于制造 *** 、化肥、火柴及杀虫剂等,还用制造火药、烟花爆竹等。硫磺可作为酸性速效肥料(土壤中的硫磺菌可以把硫转化为二氧化硫)施用,供给作 物营养,促进根系发育;

天然橡胶经硫磺硫化后具有良好的耐磨性和弹性,用于制造各种橡胶制品;

“硫磺”温泉可以医治皮肤病。(p87)

5、酸雨及其防治(p90)

除了氮氧化物外,硫的氧化物也是形成酸雨( *** 型)的主要成分。防止或减少酸雨的形成:控制酸性物质的排放;改变能源结构,开发利用氢能、风 能、太阳能等清洁能源,从根本上解决问题。

6、石膏(CaSO4?2H2O)是一种结晶水合物,加热到 150 OC ~170 OC 时,石膏失去大部分结晶水变成熟石膏(2CaSO4?H2O)。熟石膏与水混合成糊状物后会很快凝固,重新变成石膏。利用这种性质可以 *** 各种模型和医疗上的石膏绷带。石膏还是豆腐 *** 过程 中的凝固剂,起聚沉作用。(p91)

7、 *** 钡非常稳定,不溶于水,也不溶于酸。医学上用其作为消化系统的 X 射线造影剂,进行内腔比衬检查,该 *** 为钡餐透视。(p91)

十、海水中的元素

1、常量元素(99.9%):Cl、Na、Mg、S、Ca、K、C、Sr(锶)、Br、B、F 11 种元素在每升海水中的含量均大于 1 mg,称为海水中的常量元素。

海水中常量元素大部分以盐的形式存在,NaCl 80%以上。

食盐:调味品促进血液循环和新陈代谢;缺盐会头晕无力,长期缺盐会导致心脏病; 过多摄取又会引发肾脏疾病和高血压;健康成年人摄入食盐每天 2~6 g 为宜。(p96)

2、氯碱工业中获得氢气用于冶炼金属;氯气用于合成农药及游泳池消毒等;氢氧化钠用于造纸、玻璃、肥皂、纺织等。(p97)

3、镁(国防金属):金属镁密度较小,为铝密度的 2/3,镁合金的强度高、机械性能好。使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料。在冶金工业上,金属镁常用做还原 剂和脱氧剂。(p98)

4、溴(海洋元素):地球上 99%的溴元素以 Br- 的形式存在于海水中。(p99) 由于液溴具有很强的腐蚀性,取用时应戴橡皮手套。

5、苦卤(海水晒盐后得到的母夜)Br- 含量很高,可作为提取溴的原料。氯气氧化之后生成的溴单质溶解在苦卤中,利用溴的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,将其分离出 来。

6、溴的用途

工业:制造燃料的抗爆剂,见光易分解的溴化银被用作感光材料

农业:含溴的杀虫剂(溴甲烷,破坏臭氧层,已于 2005 年停止使用) 医药:溴化钠和溴化钾常被用作镇静剂

7、微量元素:在每升海水中的含量低于 1 mg 的元素,但总储量很大。锂是热核反应的重要材料之一,也是制造锂电池和特种合金的原料;碘可用于制药,如碘酒;生理作用:人体中甲状腺含碘,缺碘会形成甲状腺肿瘤(大 脖子病);我国规定实验中应该加入一定量的碘酸钾(KIO3);铀元素(U)可用做核能原料,如以铀为燃料的核潜艇。(p97)

8、海水资源的开发:

必修二

化学反应原理

物质结构与性质

有机化学基础

复合氧化物多功能位点的氢外溢促进酸性HER

全文简介

提高铂对析氢反应的催化效率对水分解技术具有重要意义。氢溢出已成为设计二元组分Pt/载体电催化剂的新策略。然而,这种二元催化剂通常具有较长的反应途径、不希望的界面屏障和复杂的合成过程。本文报道了一种单相复合氧化物La2Sr2PtO7+δ作为酸性介质中的高性能析氢电催化剂,利用多功能催化位点之间的原子级氢溢出效应。通过综合实验和理论计算的见解,整个析氢途径沿着三个步骤进行:质子在O位点快速吸附,通过热中性La-Pt桥位作为介质轻松地将氢从O位迁移到Pt位点,以及在Pt位点上有利的strong解吸。得益于该催化过程,所得的La2Sr2PtO7 + δ在10 mA cm?2时表现出13 mV的低过电位,22 mV dec?1的小Tafel斜率,增强的固有活性,并且比商用铂黑催化剂具有更高的耐久性。

结果与讨论

图1 a 传统的基于氢溢出的二元组分催化剂(HSBCC)系统,将富氢铂基纳米晶体与缺氢组分偶联。红色球代表Pt原子,蓝色和灰色球代表化合物。b 具有原子级多催化位点的氢溢出基单组分催化剂(HSSCC)系统。红色、蓝色和灰色球分别代表强H吸附、热中性H吸附和容易解吸的strong解吸位点。

如图1a所示,基于氢溢出的二元组分催化剂(HSBCC)主要包括三个步骤:(1)金属上的强质子(H+)吸附(如ΔGH-metal < 0的Pt),(2)金属向载体的界面H扩散和溢出,(3)载体上高效的strong解吸(ΔGH-support > 0)。然而,HSBCC体系的氢溢出过程需要克服相当大的障碍,因为反应路径较长,两个组分之间的界面阻力不理想(例如肖特基势垒和不匹配的晶格空间)。此外,HSBCC的合成工艺复杂,不利于低成本和大规模制造。鉴于单组分催化剂反应路径短、无界面的特点,在氢外溢型单组分催化剂(HSSCC)体系中同时形成强H+吸附、热中性H吸附和易strong脱附的原子级多个催化位点(如图1b所示)是提高酸性HER活性的理想 *** ;然而,这种单相催化剂至今尚未见报道。

图2 a La2Sr2PtO7+δ的细化XRD谱图。b La2Sr2PtO7+δ结构示意图。c沿方向的SAED图,d La2Sr2PtO7+δ对应的HRTEM图像。e HAADF-STEM和La2Sr2PtO7+δ相应的元素映射图像。c中的比例尺为2 nm?1,d中的比例尺为2 nm, e中的比例尺为100 nm。

复合氧化物La2Sr2PtO7+δ以氧化Pt离子为b位阳离子,呈六方结构结晶。图2c中的SAED图样反映了区轴上六边形排列的衍射点。在HRTEM图像中看到了晶格间距为0.61 nm的晶格条纹(图2d),对应于La2Sr2PtO7+δ氧化物的(003)平面。如图2e所示,高角度环形暗场扫描透射电镜和元素作图图像表明,在所制备的La2Sr2PtO7+δ材料中,所有元素分布均匀。

性能测试

图4 a在ar饱和的0.5 M strongSO4溶液中,扫描速率为5 mV s?1时,La2Sr2PtO7+δ和Pt黑的极化曲线。b La2Sr2PtO7+δ和Pt黑的Tafel图。c La2Sr2PtO7+δ与HSBCCs等目前更先进的pt基催化剂的HER活性比较。La2Sr2PtO7+δ和Pt黑的比活度归一化为d ECSA和e RSA是外加电位的函数。插图:过电位η = 0.05 V时的比活度。f在0.5 M strongSO4溶液中La2Sr2PtO7+δ和Pt黑的测试电位与TOF的关系。g La2Sr2PtO7+δ初始极化曲线,以及10次、100次和1000次循环后的极化曲线。h Pt黑初始和1000循环后的极化曲线。i La2Sr2PtO7+δ和Pt黑在?0.05 V vs. RHE初始和1000次循环后的电流密度比较。j La2Sr2PtO7+δ和Pt黑在10 mA cm?2恒定阴极电流密度下的时电位响应。

为了评价La2Sr2PtO7+δ的酸性HER电催化性能,我们使用标准的三电极配置在0.5 M strongSO4溶液中进行了电化学测量。La2Sr2PtO7+δ在?10 mA cm?2电流密度下表现出非常小的过电位,为13 mV,接近商用Pt黑催化剂的过电位(3 mV)。

图5 a在ar饱和的0.5 M strongSO4中,扫描速率为50 ~ 850 mV s?1时,La2Sr2PtO7+δ催化剂在?0.03 V (vs. RHE) pH.vs log |j |的线性图。c Pt黑、Pt/WO3和La2Sr2PtO7+δ催化剂氢解吸峰位置随扫描速率的变化曲线图。d La2Sr2PtO7+δ催化剂在不同HER过电位下的Nyquist图。散点符号表示实验结果,实线为模拟拟合结果。插图还显示了模拟的等效电路。E eis衍生的Pt黑,Pt/WO3和La2Sr2PtO7+δ催化剂的Tafel图,由氢吸附电阻R2得到。f La2Sr2PtO7+δ催化剂在0.5 M strongSO4和0.5 M D2SO4溶液中的极化曲线。插图为动力学同位素效应值与势。

可以通过Tafel斜率和pH依赖性HER实验验证氢溢出效应。La2Sr2PtO7+δ催化剂的Tafel斜率仅为22 mV dec?1,明显低于通过常规Volmer-Heyrovsky/Tafel机制的Tafel斜率(30 mV dec?1),这意味着氢溢出涉及机制。为了研究氢解吸动力学,我们进行了操作CV研究,并监测了双层区域CV扫描过程中的氢解吸峰。为了进行比较,还研究了非氢溢出金属铂黑和著名的Pt/WO3 HSBCC样品。铂黑、Pt/WO3和La2Sr2PtO7+δ催化剂的CV曲线显示出氢解吸峰移,具体取决于扫描速率(图5b和补充图21)。因此,通过绘制氢解吸峰位置与扫描速率并比较拟合斜率来量化其氢解吸动力学是合理的。如图5c所示,斜率遵循铂黑>Pt/WO3>La2Sr2PtO7+δ的顺序。La2Sr2PtO7+δ的斜率显著降低,表明其氢解吸动力学加速。据报道,氢溢出效应可以有效加速金属载体电催化剂的氢解吸动力学。因此,La2Sr2PtO7+δ的氢解吸的快速动力学可能源于高效的氢溢出。

进一步对不同过电位下的铂黑、Pt/WO3和La2Sr2PtO7+δ催化剂进行了电化学阻抗谱(EIS)研究,研究了其氢吸附动力学。记录的奈奎斯特图通过双并联等效电路模型进行模拟(图5d,补充图22和表4)。根据先前的识别,第二个平行组分R2(R2代表氢吸附阻力)可以反映催化剂表面的氢吸附行为。鉴于所有催化剂的电位依赖性R2,通过绘制logR2与过电位并计算EIS衍生的Tafel斜率来量化其氢吸附动力学是合理的。如图5e所示,La2Sr2PtO7+δ的斜率降低表明氢吸附动力学加速,这可能与促进的氢溢出有关。

图6 a(001)不同端部La2Sr2PtO7+δ表面板模型和优化结构。黄色、红色、灰色、浅绿色和深绿色小球分别代表H、O、Pt、La和Sr。b La2Sr2PtO7+δ和Pt(111)上不同催化位点上氢吸附的吉布斯自由能图。c La2Sr2PtO7+δ氢迁移/溢出过程的动能势垒。(IS初始态,TS过渡态,FS最终态)。d La2Sr2PtO7+δ上HER中Heyrovsky阶的自由能谱(含和不含氢迁移/溢出)。e La2Sr2PtO7+δ氧化物上原子尺度氢溢出催化酸性HER的机理示意图。

一般来说,酸性HER过程包括初始质子(H+)、中间吸附H*和终态strong的三态图,氢吸附吉布斯自由能(?GH*)是公认的描述电催化剂对酸性HER的本征活性的描述符。根据Sabatier原理,更佳|?GH* |值接近于零的热中性活性位点有利于HER过程中的吸附和解吸过程。图6b以Pt(111)金属为参考,给出了在Pt-O-La、La-O和Sr-O末端所有可能位点上La2Sr2PtO7+δ的自由能图。结果表明,H在La-O和Sr-O末端的吸附都很强,不利于HER。在Pt-O-La端,O位和Pt位上的ΔGH*分别为?0.61 eV和1.96 eV,表明对H的吸附太强或太弱。令人印象深刻的是,独特的La-Pt桥位的计算GH*为0.11 eV,一个接近热中性状态的更佳值,甚至超过了更先进的Pt(111)表面的(- 0.16 eV),这表明氢吸附既不太强也不太弱。因此,选择具有3个不同H吸附位点的La2Sr2PtO7+δ的Pt-O-La末端来研究HER过程。

对于单组分La2Sr2PtO7+δ催化剂,由于负ΔGH*值为?0.61 eV,H+在3个可能的位点(即O位点、La-Pt桥位点和铂位点)中优先吸附在O位点,表明在O位点有显著的质子捕获,作为富氢“组分”。相反, H在Pt位点上表现出较弱的吸附, ΔGH*值为1.96 eV, 表明高氧化态的铂位点类似于贫氢“组分”, 有利于strong解吸.更重要的是,热中性La-Pt桥位点可以作为有利的氢溢出的中介,类似于传统HSBCC的界面位点。鉴于H吸附量逐渐减弱,在La2Sr2PtO7+δ催化剂上可以形成O位→La-Pt桥位→铂位点氢气溢出的可行通道。值得注意的是,单相La2Sr2PtO7+δ催化剂的无界面特性和晶格内反应距离短有利于最小化氢溢出的动力学势垒,表明H从O位点到Pt位点的迁移是一个动力学有利的过程。

结论

综上所述,我们成功地通过简单和可扩展的固相反应 *** ,在酸性介质中合成了具有优异HER性能的单相复合氧化物La2Sr2PtO7+δ。La2Sr2PtO7+δ在0.5 M strongSO4溶液中表现出优异的HER活性,在电流密度为10 mA cm?2的条件下,其超低过电位为13 mV, Tafel斜率为22 mV dec?1,超过了目前更先进的pt基催化剂和HSBCC报道过的催化剂。此外,La2Sr2PtO7+δ与商业铂黑相比,具有明显的内在活性和耐久性增强。通过DFT模拟和综合实验分析,La2Sr2PtO7+δ在酸性中具有较高的HER催化活性,可能是由于多个催化位点之间存在不同寻常的原子尺度氢溢出效应,即O位点捕获质子,H从O位点扩散到Pt位点,热中性的La-Pt桥位作为中介,最终形成的strong在Pt位点上有利释放。我们的概念验证研究不仅为酸性HER在La2Sr2PtO7+δ内部的氢溢出提供了原子水平的见解,而且通过构建多功能催化位点为先进电催化剂的设计开辟了新的途径。

参考文献

Dai, J., et al. (2022). "Hydrogen spillover in complex oxide multifunctional sites improves acidic hydrogen evolution electrocatalysis." Nature Communications 13(1).

助焊剂的主要种类

无机助焊剂是助焊剂的主要种类

无机助焊剂

无机助焊剂具有高腐蚀性,由无机酸和盐组成,如盐酸,氢氟酸,氯化锡,氟化钠或钾,和氯化锌。这些助焊剂能够去掉铁和非铁金属的氧化膜层,如不锈钢,铁镍钴合金和镍铁,这些用较弱助焊剂都不能锡焊。

无机助焊剂一般用于非电子应用,如铜管的铜焊。可是它们有时用于电子工业的铅镀锡应用。无机助焊剂由于其潜在的可靠性问题,不应该考虑用于电子装配(传统或表面贴装)。其主要的缺点是有化学活性残留物,可能引起腐蚀和严重的局部失效。

有机酸助焊剂

有机酸(OA)助焊剂比松香助焊剂要强,但比无机助焊剂要弱。在助焊剂活性和可清洁性之间,它提供了一个很好的平衡,特别是如果其固体含量低(1-5%)。这些助焊剂含有极性离子,很容易用极性溶剂去掉,如水。由于它们在水中的可溶性,OA助焊剂是环保上所希望的,虽然免洗助焊剂可能更为所希望。因为这类助焊剂不为 *** 规范所覆盖,其化学含量由供货商来控制。可得到的OA助焊剂有使用卤化物作催化剂的,也有没有的。

有机酸(OA)助焊剂,由于术语“含酸”助焊剂,甚至在传统装配上,一般为人们所回避。可是,甚至所谓非腐蚀性松香助焊剂也含有卤化物,如果不适当地去掉,都将引起腐蚀。

有机酸(OA)助焊剂的使用,在军用和商业应用的混合装配(二类和三类)中证明是可行的。人们错误地认为,当波峰焊接二类和三类表面贴片装配( *** A)板时,必须把OA转变成基于松香的助焊剂(RA和RMA)。

和流行的观点相反,OA助焊剂也已经在军事项目中得到成功应用。商业、工业和电讯业的其他一些主流公司,把OA应用于波峰焊接板底胶固的表面贴装片状元件。人们已发现,OA助焊剂满足军用和商用的清洁度要求。

OA助焊剂材料已成功地用作回流焊接引脚穿孔组件中的环形焊接的助焊剂涂层。甚至在通过回流焊接之后,可以很容易地用水清洗。现在,水溶性锡膏被广泛应用,在过去,它们没有松香助焊剂那么粘,但粘性问题一早被解决了。由于使用氯氟化碳(CFC)清洗基于松香的锡膏,产生了环境因素的考虑,水溶性锡膏在要求清洁的应用中,或在由于低残留或免洗锡膏和助焊剂产生问题的应用中,变得更具有优势。

松香助焊剂

松香或树脂是从松树的树桩或树皮中榨取的天然产品。松香的化学成分一批不同于一批,但通用分子式是C19strong9COOH。主要由松香酸(70-85%,看产地)和胡椒酸(10-15%)组成。松香含有几个百分比的不皂化碳水化合物;为了清除松香助焊剂,必须加入皂化剂(把水皂化的一种碱性化学物)

松香助焊剂主要由从松树树脂油榨取和提炼的天然树脂,松香助焊剂在室温下不活跃,但加热到焊接温度是变得活跃。它们自然呈酸性(每克当量165-170毫克KOH)。它们可溶于许多溶剂,但不溶于水。这就是使用溶剂,半水溶剂或皂化水来清除它们的原因。

松香的熔点为172-175(C(342-347(F),或刚好在焊锡熔点(183(C)之下。所希望的助焊剂应该在约低于焊接温度时熔化并变活跃。可是,如果助焊剂在焊接温度下分解,那将没有效力。这意味着合成助焊剂可以用于比松香助焊剂更高的温度,因为前者的分解温度较高。一般,松香助焊剂较弱,为了改进其活跃性(助焊性能),需要使用卤化催化剂。

松香去氧化物的通用公式:

RCO2H + MX = RCO2M + HX

此处RCO2H是助焊剂中的松香(较早提到的C19strong9COOH)

M = 锡Sn, 铅Pb或铜Cu

X = 氧化物oxide, 氢氧化物hydroxide或碳酸盐carbonate

松香助焊剂也分类为松香(R),适度活性松香(RMA)和活性松香(RA)。 松香助焊剂的各种类的不同在于催化剂(卤化物,有机酸,氨基酸,等)的浓度。R和RMA类型一般无腐蚀性,因此安全,R和RMA助焊剂尽管没有划分为免洗,在一些应用中甚至不清洗。当然,没有清洗,装配的可靠性要打折扣,因为在使用环境中,粘性的松香会吸收灰尘和有害污染物。

无机助焊剂具有高腐蚀性,由无机酸和盐组成,如盐酸,氢氟酸,氯化锡,氟化钠或钾,和氯化锌。这些助焊剂能够去掉铁和非铁金属的氧化膜层,如不锈钢,铁镍钴合金和镍铁,这些用较弱助焊剂都不能锡焊。

无机助焊剂一般用于非电子应用,如铜管的铜焊。可是它们有时用于电子工业的铅镀锡应用。无机助焊剂由于其潜在的可靠性问题,不应该考虑用于电子装配(传统或表面贴装)。其主要的缺点是有化学活性残留物,可能引起腐蚀和严重的局部失效。

有机酸助焊剂

有机酸(OA)助焊剂比松香助焊剂要强,但比无机助焊剂要弱。在助焊剂活性和可清洁性之间,它提供了一个很好的平衡,特别是如果其固体含量低(1-5%)。这些助焊剂含有极性离子,很容易用极性溶剂去掉,如水。由于它们在水中的可溶性,OA助焊剂是环保上所希望的,虽然免洗助焊剂可能更为所希望。因为这类助焊剂不为 *** 规范所覆盖,其化学含量由供货商来控制。可得到的OA助焊剂有使用卤化物作催化剂的,也有没有的。

有机酸(OA)助焊剂,由于术语“含酸”助焊剂,甚至在传统装配上,一般为人们所回避。可是,甚至所谓非腐蚀性松香助焊剂也含有卤化物,如果不适当地去掉,都将引起腐蚀。

有机酸(OA)助焊剂的使用,在军用和商业应用的混合装配(二类和三类)中证明是可行的。人们错误地认为,当波峰焊接二类和三类表面贴片装配( *** A)板时,必须把OA转变成基于松香的助焊剂(RA和RMA)。

和流行的观点相反,OA助焊剂也已经在军事项目中得到成功应用。商业、工业和电讯业的其他一些主流公司,把OA应用于波峰焊接板底胶固的表面贴装片状元件。人们已发现,OA助焊剂满足军用和商用的清洁度要求。

OA助焊剂材料已成功地用作回流焊接引脚穿孔组件中的环形焊接的助焊剂涂层。甚至在通过回流焊接之后,可以很容易地用水清洗。现在,水溶性锡膏被广泛应用,在过去,它们没有松香助焊剂那么粘,但粘性问题一早被解决了。由于使用氯氟化碳(CFC)清洗基于松香的锡膏,产生了环境因素的考虑,水溶性锡膏在要求清洁的应用中,或在由于低残留或免洗锡膏和助焊剂产生问题的应用中,变得更具有优势。

松香助焊剂

松香或树脂是从松树的树桩或树皮中榨取的天然产品。松香的化学成分一批不同于一批,但通用分子式是C19strong9COOH。主要由松香酸(70-85%,看产地)和胡椒酸(10-15%)组成。

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