金属硫/氮族化合物催化剂的设计合成及电解水性能研究

发布时间：2024-06-12 04:13

　　氢能作为一种清洁高效能源是未来能源发展的必然趋势。电解水制氢在氢能源经济体系中扮演重要角色,是实现大规模产氢的最有前途生产方法之一。然而高能耗以及贵金属催化剂带来的经济问题等限制了电解水在实际应用中的发展,特别是大过电位以及缓慢的动力学是电解水析氢的瓶颈问题。高效电解水催化剂能够显著降低能源消耗并加速反应动力学。因此开发高效非贵金属催化剂是发展电解水的一项紧急任务。过渡金属具有类似贵金属的外层轨道电子结构以及在自然界中分布广泛,其化合物作为一类最有希望的高效电解水催化材料可用于替代贵金属。电解水是发生在催化剂与电解液以及气泡表面的三相界面反应,因此催化剂的表面结构对于电解水性能的发挥起决定性作用。基于此,本文旨在开发设计高效过渡金属硫、氮族化合物电催化材料,通过对其微观结构、表面组分以及结构缺陷等的设计,实现对催化剂材料表面活性位点的调控,提升改善过渡金属基纳米材料的电解水催化活性进而研究其电催化活性提升机制。采用前驱体间接转换的方法,通过硫化和高温处理实现了由微小二维纳米片在空心微米盘表面组装的Co₉S₈分级空心结构的构建。硫化过程中S

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1未来氢能源循环示意图

型可再生能源以期望能够减少对化石能源的体与化石能源相比具有诸多优势，并有望能料中能量密度最高(142MJkg-1)的燃料，因能源载体[6,7]。氢在地壳中含量丰富、本身水，因此可循环利用。然而传统制氢技术像光催化制氢等仍然存在产氢速率低、价格花是利用水蒸气重组反应，主要存在....

图1-3实验测得的析氢反应电流密度随DFT计算不同过渡金属(111)晶面氢吸附自由能之间的火山关系图

实验测得的析氢反应电流密度随DFT计算不同过渡金属(111)晶面氢吸附自由能火山关系图[18]-3ExperimentallymeasuredexchangecurrentdensityforhydrogenevolutionasafuntheDFT-....

图1-4电催化析氢催化剂的常见主要构成元素[6]

第1章绪论菲尔斜率最优异突出[23,24]。然而昂贵的价格和稀缺的资源严重限制剂在电解水产氢工业中的应用[25,26]。基于元素在自然界中的含量分，目前研究最广泛的过渡金属化合物体系主要由过渡金属元素和非两大类组成，如下图1-4所示[6]。其中金属元素主要包含F....

图1-12CoS2/RGO-CNT的结构、析氢极化曲线和能奎斯特图

图1-12CoS2/RGO-CNT的结构、析氢极化曲线和能奎斯特图[79].1-12SchematicdiagramandhydrogenperformanceoffreestandingCoS2/RGO-CNTMorphology;(b)Polari....

本文编号：3993211