纳米复合硒化物的合成及其电催化析氢性能研究

发布时间：2017-10-15 10:30

  本文关键词：纳米复合硒化物的合成及其电催化析氢性能研究

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【摘要】：氢能,作为一种新型、清洁、可再生能源,是未来取代化石燃料的一种理想能源。而电解水制取氢气是最具有前途的可大规模获取氢气的一种方法。然而,电解水制氢由于其过高的析氢电位而需消耗大量的能量,为解决这一问题,我们需要寻求一种高催化活性的电催化剂用于降低析氢电位减少能耗。在众多的电催化剂材料中,纳米硒化物作为一种过渡金属硫族化合物,受到人们的广泛关注和研究。本论文采用水热法这种简单、方便、低成本的方法来合成制备具有特殊形貌的纳米复合硒化物,并对其微观结构表征分析,之后对其电催化析氢性能进行研究。本论文的主要研究内容如下：(1)纳米片构成的微管状的二硒化钼/二硒化钻纳米复合物的合成工艺探索和制备,并对其电催化析氢性能进行测试和研究分析。采用简单方便的水热法成功制备出二硒化钼/二硒化钴纳米复合物,对其实验组分和工艺参数进行探索,首次合成出纳米片自组装构成微管的这种特殊形貌的纳米复合硒化物。将合成出的二硒化钼/二硒化钴纳米复合物制成电极,对其酸性环境下的电催化析氢性能进行研究分析。结果表明：如此合成的具有微管状形貌的二硒化钼/二硒化钴纳米复合硒化物比纯二硒化钼和纯二硒化钴具有更高的电催化活性。(2)二硒化钴/石墨烯纳米复合物的成功制备,及其电催化析氢性能的测试和研究分析。采用水热法来制备二硒化钴/石墨烯纳米复合物,我们通过恰当调节各实验组分的比例和适当的退火处理,合成出具有高催化活性的电催化剂。结果表明：如此合成的二硒化钴/石墨烯纳米复合物电催化剂在强酸性条件下仍具有优异的析氢性能和催化稳定性。(3)二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的成功制备,及其电催化析氢性能的测试和研究分析。采用水热法制备出二硒化钼/二硒化钻/石墨烯纳米复合物,如此合成的复合电催化剂具有非常优异的电催化活性,其开启电压仅10 mV,达到目前最低；其催化剂稳定性也非常优异。这些测试数据表明：二硒化钼/二硒化钴／石墨烯纳米复合物是一种非常具有应用前景和实用价值的电催化析氢材料。
【关键词】：二硒化钼 二硒化钴 石墨烯 电催化 析氢反应
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ116.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 氢能简介10-12
• 1.1.1 氢能的优点10-11
• 1.1.2 氢气的制取方法11-12
• 1.2 电解水制氢12-14
• 1.2.1 电解水制氢的基本原理12-14
• 1.2.2 电解水制氢的优点14
• 1.3 过渡金属硫族化合物电催化剂14-19
• 1.3.1 过渡金属硫族化合物电催化剂简介14-18
• 1.3.2 改善电催化析氢性能的方法18-19
• 1.4 本文的结构安排19-20
• 第二章 实验条件及主要测试方法20-23
• 2.1 实验试剂20
• 2.2 实验仪器20-21
• 2.3 测试分析方法21
• 2.4 本章小结21-23
• 第三章 纳米片构成的微管状二硒化钼/二硒化钴复合物的合成及其析氢性能研究23-45
• 3.1 纳米片构成的微管状二硒化钼/二硒化钴复合物的合成工艺研究23-39
• 3.1.1 水热法合成工艺流程23
• 3.1.2 水热法合成工艺条件探索23-31
• 3.1.3 最佳工艺条件的确定31-33
• 3.1.4 纳米片构成的微管状二硒化钼/二硒化钴复合物的微观表征33-39
• 3.2 纳米片构成的微管状二硒化钼/二硒化钴复合物的析氢性能研究39-44
• 3.2.1 工作电极的制备39
• 3.2.2 电化学测试方法39-40
• 3.2.3 二硒化钼/二硒化钴纳米复合物的析氢性能分析40-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 二硒化物与石墨烯纳米复合物的合成及其析氢性能研究45-61
• 4.1 二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成及其析氢性能研究45-50
• 4.1.1 二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成45-46
• 4.1.2 二硒化钴/石墨烯纳米复合物的微观表征46-48
• 4.1.3 二硒化钴/石墨烯纳米复合物的析氢性能研究48-50
• 4.2 二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成及其析氢性能研究50-60
• 4.2.1 二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成50-51
• 4.2.2 二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的微观表征51-57
• 4.2.3 二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的析氢性能研究57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 全文总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.1.1 纳米片构成的微管状二硒化钼/二硒化钻复合物的合成及其析氢性能研究61
• 5.1.2 二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成及其析氢性能研究61
• 5.1.3 二硒化钼/二硒化钴/石墨烯纳米复合物的合成及其析氢性能研究61-62
• 5.2 主要的创新点62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-72
• 攻读硕士期间取得的科研成果72

【参考文献】

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1 吴川,张华民,衣宝廉;化学制氢技术研究进展[J];化学进展;2005年03期

2 李建政,任南琪,林明,王勇;有机废水发酵法生物制氢中试研究[J];太阳能学报;2002年02期

3 李建政,任南琪;生物制氢技术的研究与发展[J];能源工程;2001年02期

4 王艳辉,吴迪镛,迟建;氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J];化工进展;2001年01期

5 任南琪，王宝贞;有机废水处理生物制氢技术[J];中国环境科学;1994年06期

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本文编号：1036618