钨基纳米材料的可控制备及电催化性能研究

发布时间：2024-10-04 21:29

　　随着不可再生资源的日渐消耗,清洁新能源的发展越来越迫切。然而新能源所用商用催化剂存在成本高、性能差和寿命短等问题。钨氧化物/碳化物纳米材料由于其优异的导电性、结构稳定性和类铂催化活性等优点,可用于电解水、燃料电池、空气电池等所用电极催化剂的载体和助催化剂。本论文利用实验室自制碳纳米管（CNTs）作为模板剂,调控制备了不同形貌尺寸氧化钨（WO₃）,探究了形貌尺寸对WO₃催化氢氧化反应（HOR）的影响。再利用乙醇/甲醇作为碳源,通过程序升温法,对WO₃进行原位渗碳还原。所得产物碳化钨表面包覆了碳层（WC@C）,对其负载Pt纳米颗粒（Pt NPs）,研究其析氢催化（HER）性能。调整乙醇/甲醇比,得到的产物碳化钨表面缠绕了大量的超薄卷曲碳纳米片（WC@Ultrathin coiled carbon nanosheets,WC@UC-CNS）。最后通过对WC@UC-CNS进行酸刻蚀,除去WC,得到了UC-CNS,负载Pt NPs,进行甲醇氧化催化性能分析。具体研究内容如下:（1）通过煅烧纯化和酸洗纯化处理CNTs,去除催化剂铁颗粒...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
    1.1 选题背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 WO_3的结构、制备及应用
        1.2.1 WO_3的结构及性质
        1.2.2 WO_3的制备方法
        1.2.3 WO_3在电催化领域的应用及存在问题
    1.3 WC的结构及制备
        1.3.1 WC的结构及性质
        1.3.2 WC的制备
    1.4 Pt、Pt基电催化剂的应用、发展及存在的问题
        1.4.1 Pt、Pt基电催化剂的应用与发展
        1.4.2 Pt、Pt基电催化剂存在的问题
    1.5 研究目标、研究内容及技术路线
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 技术路线
第二章 实验材料、设备及测试
    2.1 实验材料与试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 材料测试及表征
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 电子显微镜及能谱分析
        2.3.3 拉曼光谱分析
        2.3.4 电催化性能测试
第三章 WO_3形貌调控及氢氧化性能分析
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CNTs模板的纯化、表征及分散
        3.2.2 模板法原位制备前驱体
        3.2.3 前驱体的脱水及电催化电极的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 前驱体的宏/微观结构表征
        3.3.2 前驱体脱水产物的宏观、微观结构表征
        3.3.3 前驱体及脱水产物生长机理分析
        3.3.4 不同形貌WO_3/CNTs的电催化性能研究
    3.4 本章小结
第四章 WO_3原位碳化及析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 WO_3的原位碳化
        4.2.2 碳化工艺的调控
        4.2.3 负载Pt催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 碳化温度对碳化产物组成与结构的影响(只通甲醇或乙醇)
        4.3.2 乙醇/甲醇比例对碳化产物组成与结构的影响
        4.3.3 碳化温度对碳化产物组成与结构的影响(乙醇/甲醇体积比10:90)
        4.3.4 WC@C/Pt的析氢性能
    4.4 本章小结
第五章 超薄卷曲碳纳米片载铂甲醇氧化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 WC与超薄卷曲碳纳米片的分离
        5.2.2 超薄卷曲碳纳米片载铂电催化剂的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 WC@UC-CNS的物相与结构表征
        5.3.2 分离产物的物相与结构表征
        5.3.3 超薄卷曲碳纳米片载铂电催化剂的物相与结构表征
        5.3.4 甲醇氧化性能分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：4007166