基体负载钴基纳米材料的制备及电催化性能研究

发布时间：2021-05-20 12:18

　　电催化剂在可再生能源装置如金属空气电池和电解水装置中具有十分广泛的应用。析氢反应（HER）、析氧反应（OER）以及氧还原反应（ORR）电催化剂的研究由来已久,近年来,ORR/OER和HER/OER双功能的催化剂的发展逐渐成为研究的热点。Pt、RuO₂以及IrO₂等贵金属基催化剂被认为是ORR、HER以及OER最好的电催化剂,但是由于其资源有限、成本较高以及循环稳定较差等缺陷,制约了诸多新能源装置的大规模商业化利用。因此,制备高效稳定的非贵金属基电催化剂是解决问题的关键。目前,非贵金属基纳米材料的催化活性位点还不明确,因此研究材料的催化活性位点是十分必要的。本文采用一步水热法制备出氮掺杂石墨烯负载四氧化三钴纳米晶体,无模板剂和添加剂。通过调控反应中氨水的用量,分别制备出氮掺杂石墨烯负载四氧化三钴纳米立方（Co₃O₄-NC/N-rGO）、氮掺杂石墨烯负载四氧化三钴纳米截角八面体（Co₃O₄-NTO/N-rGO）、氮掺杂石墨烯负载四氧化三钴纳米多面体（Co

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 金属空气电池的概述
        1.1.1 金属锌-空气电池研究进展
        1.1.2 锌阳极
        1.1.3 电解质
        1.1.4 空气电极
            1.1.4.1 空气电极的结构
            1.1.4.2 催化剂
    1.2 电解水装置
    1.3 电催化反应
        1.3.1 氧还原反应(ORR)
        1.3.2 析氧反应(OER)
        1.3.3 析氢反应(HER)
    1.4 论文的意义及其主要研究内容
        1.4.1 本论文的研究意义
        1.4.2 本论文的主要内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 电催化剂的表征
        2.2.1 粉末X射线衍射
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 场发射高分辨透射电子显微镜
        2.2.4 激光拉曼光谱表征
        2.2.5 BET比表面积测试
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
    2.3 电化学性能分析
        2.3.1 工作电极的制备
        2.3.2 催化剂测试电解池系统
        2.3.3 金属空气电池测试系统
        2.3.4 氧还原(ORR)实验
        2.3.5 析氧反应(OER)实验
        2.3.6 催化剂电化学稳定性测试
第3章 氮掺杂石墨烯负载Co_3O_4纳米晶体的制备及其电催化性能研究.
    3.1 引言
    3.2 Co_3O_4-NC/N-rGO、Co_3O_4-NTO/N-rGO和Co_3O_4-NP/N-rGO可控合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氮掺杂石墨烯负载四氧化三钴纳米材料的结构形貌表征
        3.3.2 ORR电催化性能研究
        3.3.3 OER电催化性能研究
        3.3.4 碱性金属空气电池性能研究
    3.4 本章小结
第4章 不锈钢网负载Ni掺杂CoS_2纳米针的制备及其电催化性能研究.
    4.1 引言
    4.2 不锈钢网负载Ni掺杂CoS_2纳米针阵列的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不锈钢网负载Ni掺杂CoS_2纳米针阵列的结构形貌表征
        4.3.2 不锈钢网负载Ni掺杂CoS_2纳米针阵列的电催化性能研究
    4.4 本章小结
第5章 本文结论与展望
    5.1 全文结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3197740