钴基纳米材料的可控合成、表面修饰及电催化性能研究

发布时间：2024-06-03 01:31

　　近年来,能源的日益紧缺及化石能源对生态环境产生的严重威胁引起了世界各国的关注。电解水制氢以其清洁高效、操作简单等特点成为当下解决能源危机的重要途径。传统贵金属催化剂仍是催化电解水制氢的主力,然而这些贵金属的稀缺性和高成本大大阻碍了它们的大规模商业化应用。因此,开发具有优异电催化性能和低成本的新型析氧反应(OER)和析氢反应(HER)电催化剂具有重要的现实意义。基于此,本文选取价格低廉、性能良好的Co基纳米材料,通过对合成路线及反应条件的调控,制备电催化性能优异的催化剂;并以析氧反应(OER)和析氢反应(HER)为模型反应,对所制得的纳米材料的催化性能进行了系统研究。本论文的主要研究工作如下:(1)采用水热法,控制合成了N、P、F三掺杂的Ni-Co双金属氢氧化物前驱体,进一步在NH₃气氛下煅烧,得到了双重氮化的PF/Ni_1.5Co_1.5N纳米催化材料。以析氧反应为模型反应,重点研究了表面杂原子对催化性能提升的作用机理。研究结果表明:该纳米催化剂为一维结构,具有较大的比表面积,表面杂原子的掺杂及双重氮化作用,使其表面暴露更多...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一、绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水概述
        1.2.1 氢能源概述
        1.2.2 制备氢气的方法
        1.2.3 电解水制氢
    1.3 析氧反应
        1.3.1 工作原理
        1.3.2 催化剂种类
    1.4 析氢反应
        1.4.1 工作原理
        1.4.2 催化剂种类
    1.5 本论文的选题依据及研究内容
    参考文献
二、Ni_1.5Co_1.5N纳米催化材料的合成、表面掺杂及电催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂和仪器
        2.2.2 PF/Ni_1.5Co_1.5N纳米催化材料的合成
        2.2.3 催化剂的表征
        2.2.4 析氧反应测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 PF/Ni_1.5Co_1.5N(NIN)纳米催化剂的物相结构分析
        2.3.2 PF/Ni_1.5Co_1.5N(NIN)纳米催化剂的尺寸形貌分析
        2.3.3 PF/Ni_1.5Co_1.5N(NIN)纳米催化剂的表面元素组成及价态分析
        2.3.4 PF/Ni_1.5Co_1.5N(NIN)纳米催化剂的电催化析氧性能研究
    2.4 本章小结
    参考文献
三、MOF模板导向Co基三维纳米材料的合成、表征及电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂和仪器
        3.2.2 CoMO、CoMN、CoMP和CoMS(M=Co,Ni,Zn)纳米催化材料的合成
        3.2.3 催化剂的表征
        3.2.4 析氧反应测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Co基纳米催化剂的物相结构分析
        3.3.2 Co基纳米催化剂的尺寸形貌分析
        3.3.3 Co基纳米催化剂的孔结构和比表面分析
        3.3.4 Co基纳米催化剂对电化学析氧性能研究
        3.3.5 Co基纳米催化剂的电化学析氢性能研究
    3.4 本章小结
    参考文献
四、Bi掺杂三维花状CoP纳米材料的合成、电子结构调控及电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂和仪器
        4.2.2 Bi/CoP纳米催化材料的合成
        4.2.3 催化剂的表征
        4.2.4 析氢反应测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Bi/CoP纳米催化剂的物相结构分析
        4.3.2 Bi/CoP纳米催化剂的尺寸形貌分析
        4.3.3 Bi/CoP纳米催化剂的表面元素组成及价态分析
        4.3.4 碱性条件电化学析氢性能研究
        4.3.5 酸性条件电化学析氢性能研究
    4.4 本章小结
    参考文献
五、总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
论文发表情况
致谢



本文编号：3987970