碳球/铁镍合金、碳球/铁镍氧化物复合材料的电催化析氧性能研究

发布时间：2021-06-26 01:54

　　水的分解反应之一的析氧反应是指析出氧气的反应过程,由于该过程的动力学迟缓,需要施加较高的过电势才能使反应顺利的进行,因此对于电能的消耗较大。需要加入催化剂来加速其反应,降低反应过电势,目前常用的析氧催化剂是贵金属基催化剂。但是贵金属的价格高昂,并且地球含量稀少,因此对其大规模应用造成了很多困难。研究替代贵金属基催化剂的非贵金属基催化剂材料也因此成为目前的研究热点。本文以过渡金属元素铁、镍作为研究对象,以碳球为模板,制备碳球/铁镍合金复合材料和碳球/铁镍氧化物复合材料,研究其作为析氧催化剂的性能。具体研究内容如下:（1）采用热还原法制备不同原料质量比的碳球/铁镍合金复合材料,对制备的不同质量比的材料进行XRD、Raman、SEM、TEM表征分析。采用热共沉淀法结合热处理方法制备不同质量比的碳球/铁镍氧化物复合材料,对制备的复合材料进行XRD、SEM、TEM表征分析。（2）对碳球/铁镍合金复合材料样品在1M和0.1M的氢氧化钾（KOH）溶液中进行了电化学催化性能测试分析,包括线性扫描伏安（LSV）测试、塔菲尔（Tafel）测试、交流阻抗（EIS）测试、稳定性（CP）测试。测试结果表明,在1... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳球/铁镍合金复合材料的制备流程图

图 2-2 碳球/铁镍氧化物复合材料的制备流程图2.1.4 电极材料的制备在进行析氧催化性能测试时，需要将所制备的催化剂材料负载到旋转圆盘电极上，具体的步骤如下：1）取一定量样品溶于去离子水，无水乙醇，Nafion（三者混合比例为 770:200:30）组成的混合溶液，配制成 4 mg/ml 的悬浊液。超声，使其分散均匀。2）用微量进样器（量程为 50 μl）取 9 μl 混合溶液，缓慢滴至玻碳电极上，一般分 2~3 次滴。室温干燥后，即可作为工作电极进行电化学的测试。2.2 主要实验试剂与仪器2.2.1 实验所用化学试剂本实验所用化学试剂如表 2-1 所示：表 2-1 实验所用化学试剂

图 3-1 碳球/铁镍合金复合材料的 XRD 衍射图谱3.3.2 Raman 分析Raman 光谱是碳材料表征的一种基本手段，利用 Raman 光谱可以表征碳结构的完整性，对于石墨烯材料还可以根据其拉曼的 2D 峰计算出石墨烯层的厚度。碳材料的 Raman 峰主要有两个，左边的是 D 峰（Defect），又叫缺陷峰主要由 sp3杂化的 C原子振动引起，D 峰越高说明该碳材料的缺陷越多,无序性也越高；而右边的是 G 峰，由 sp2杂化的 C 原子振动引起的晶体碳的特征峰。通过对比 D 峰和 G 峰的强度，可以得到一个比值，这一比值的大小能够反映出碳材料的缺陷程度，值越大说明碳材料的缺陷越多。图 3-2 是复合不同质量碳球的碳球/铁镍复合材料与纯碳球的 Raman 光谱分析，从上到下依次为CS、FeNi@50mgCS、FeNi@20mgCS、FeNi@10mgCS和FeNi@5mgCS的 Raman 光谱图。CS 的 D 峰（缺陷峰）中心位于约 1350 cm-1处，而 G 峰（特征峰）-1


本文编号：3250391