铁掺杂方钴矿型钴基磷化物纳米针的合成及催化性能研究

发布时间：2023-09-03 20:22

　　伴随着人类社会的进步,能源问题和环境问题正在逐渐成为制约人类科技进步的主要障碍,所以如何获得可持续发展的清洁能源是需要我们迫切解决的问题。氢能作为一种新兴的清洁能源,是未来替代传统化石能源的优秀能源之一,然而目前的主要障碍是氢气的制备成本过高,非贵金属催化剂是解决成本问题,发展水分解制氢的关键,从而达到解决能源危机的目的。在本次研究中,我们发明了一种两步法,成功得在碳布上生长出了具有纳米针阵列结构的方钴矿型磷化钴(CoP3),并且通过铁元素的掺杂,成功调控了催化剂的电子结构,增加了催化剂表面的活性位点,从而使Co1-xFexP3纳米针阵列电催化剂具有了优良的析氢和析氧的能力。在制备的一系列Co1-xFexP3纳米针阵列样品中,Co0.7Fe0.3P3/CC纳米针阵列样品表现出了最佳的析氢能力,在碱性环境中,在电流密度为10 mA/cm2,其析氢过电位(η10)为167 mV vs.RHE,其塔菲尔斜率为65.1 mV dec-1。同时,在电流密度为50 mA/cm2,其析氧过电位(η50)为330 mV vs.RHE。这一结果证明,简单的非贵金属元素掺杂是提高碱性介质中方钴矿型电催化剂...

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 水电解原理简介
    1.3 水电解催化剂概述
        1.3.1 非金属催化剂
        1.3.2 贵金属催化剂
        1.3.3 非贵金属催化剂
    1.4 主要研究内容
2 实验材料与方法
    2.1 实验仪器设备及实验材料
        2.1.1 基本耗材
        2.1.2 仪器设备
    2.2 样品制备及表征方法
        2.2.1 样品制备方法
        2.2.2 表征方法简介
    2.3 电化学测试方法
        2.3.1 线性扫描伏安测试
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.3 电化学阻抗谱曲线测试
        2.3.4 计时电流测试
    2.4 本章小结
3 Co_1-xFexP₃纳米针的制备及表征
    3.1 Co_1-xFexP₃样品的制备
        3.1.1 Co_1-xFex(OH)F/CC纳米针前驱体的制备
        3.1.2 Co_1-xFexP₃/CC纳米针的制备
        3.1.3 20%Pt/C电极的制备
    3.2 Co_1-xFexP₃样品的表征
        3.2.1 X射线衍射分析
        3.2.2 拉曼分析
        3.2.3 扫描电子显微镜观测
        3.2.4 透射电子显微镜观测
        3.2.5 X射线光电子能谱分析
    3.3 本章小结
4 Co_1-xFe_xP₃电催化性能测试及分析
    4.1 Co_1-xFe_xP₃纳米针析氢测试及分析
        4.1.1 线性扫描伏安曲线
        4.1.2 塔菲尔(Tafel)曲线分析
        4.1.3 电化学阻抗谱
        4.1.4 循环伏安曲线测试
    4.2 Co_1-xFe_xP₃纳米针析氧测试及分析
        4.2.1 线性扫描伏安曲线
        4.2.2 Tafel曲线分析
        4.2.3 电化学阻抗谱
    4.3 Co_1-xFe_xP₃纳米针在碱性溶液中的稳定性测试及分析
        4.3.1 析氢稳定性
        4.3.2 析氧稳定性
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3845720