掺杂碳基材料的合成及其电催化性能研究

发布时间：2022-07-11 09:30

　　随着全球人口的增长,能源需求的增加以及气候变化的迫在眉睫,人们对能源未来的安全性提出了重大关切。氢气析出（HER）、氧气还原（ORR）等为代表的能源电催化是电解水制氢、燃料电池、金属空气电池等下一代清洁高效能源系统的核心技术,也是关键瓶颈。目前,最先进的、商业化的HER/ORR电催化剂多是基于Pt基纳米材料的,然而,Pt资源稀缺,价格高昂,且稳定性较差,限制了其广泛的技术应用。碳材料由于其物理化学性质稳定、表面积大、导电性好、形态可调控、制备容易并且具有经济可行性而广受研究者关注。但是,纯碳材料的电催化活性很有限,需要将其通过各种手段进行改性来提高活性,主要有两个方向:一是碳材料与非贵金属化合物复合,两者协同作用,使导电性和暴露的活性位点增加,从而提高电催化活性;二是碳材料自身作为活性相,通过杂原子掺杂,激活催化活性。本文围绕杂原子掺杂改性碳基材料的合成及电催化性能开展工作,重点研究了其制备过程和电催化性能改善机理,主要从以下两方面进行论述:1.设计并合成了一种具有双壳结构的氮掺杂碳@MoSe2（NC@MoSe2）空心纳米盒,该纳米盒由MoSe2超薄纳米片构成的外层与支撑的内部氮掺杂碳... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水析氢反应催化剂的研究进展
        1.2.1 析氢反应机理
        1.2.2 碳基析氢反应催化剂研究进展
    1.3 氧还原反应催化剂的研究进展
        1.3.1 氧还原反应机理
        1.3.2 碳基氧还原反应催化剂研究进展
    1.4 本论文的研究目的及内容
第二章 实验部分
    2.1 化学试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 表征分析
第三章 分层双壳结构N-doped carbon@MoSe_2空心纳米盒的制备及其电催化析氢反应性能
    3.1 引言
    3.2 实验步骤
        3.2.1 NC@MoSe_2双壳结构空心纳米盒的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 NC@MoSe_2空心纳米盒的合成及结构表征
        3.3.2 NC@MoSe_2空心纳米盒的电催化HER性能测试
        3.3.3 第一性原理计算
    3.4 本章小结
第四章 N,S共掺杂石墨烯空心球的合成及其电催化氧还原性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 N,S共掺杂石墨烯空心球的合成
        4.2.2 结构成分及电催化性能表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 NSGHS的合成及结构表征
        4.3.2 NSGHS的电催化ORR性能测试
        4.3.3 第一性原理计算
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3657919