碳纳米管负载钴、镍硫化物催化剂电解水析氧的研究

发布时间：2016-11-26 04:28

  本文关键词：碳纳米管负载钴、镍硫化物催化剂电解水析氧的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2014年

碳纳米管负载钴、镍硫化物催化剂电解水析氧的研究

李钟平  

【摘要】：工业电解水制氢中，过高的阳极析氧过电位需要消耗较高的电能，使得能量转化效率低。对于贵金属阳极析氧催化材料，活性好且稳定性佳，但因价格昂贵且含量稀缺，不利于规模化生产。传统的碱性电解水阳极催化剂过渡金属钴、镍化合物表现优良的催化活性且价格便宜，得到了广泛的研究。 本论文以碱性电解水制氢中催化活性高、析氧过电位低、稳定性佳的优良复合过渡金属钴、镍硫化物作为阳极催化剂为研究主题，系统考察金属钴的两种硫化物CoS2/CNTs、Co3S4/NCNTs的制备工艺条件、物质结构及其析氧反应的催化活性；以及金属镍硫化物NiS/CNTs的水热制备条件对其析氧反应活性以及稳定性的影响。具体研究包括以下几个方面： 1)采用水热法制备了CoS2/CNTs催化剂，研究了催化剂组分含量及制备条件对其析氧电催化催化性能的影响。结果表明，CoS2均匀分散于CNTs，CoS2/CNTs催化剂具有良好的析氧电催化活性。在电流密度I=10mA/cm2时的析氧电位值E=0.68V(vs SCE，下同)，，显著低于纯CoS2(E=0.75V)和CNTs(E=0.73V)的值； 2)采用离子交换法制备了复合催化剂Co3S4/NCNTs，分别考察了Co3S4含量和不同硫源等对其析氧电催化催化活性的影响。结果表明，以硫代乙酰胺(TAA)为硫源、质量百分量为20wt.%的Co3S4时，所制备的Co3S4/NCNTs表现出最佳的析氧电催化活性；在电流密度I=10mA/cm2时的析氧电位值E=0.65V，明显低于Co3S4(E=0.74V)和NCNTs(E=0.68V)； 3)采用低温回流法制备了NiS/CNTs催化剂，研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）及煅烧对其催化活性的影响。结果表明，经过CTAB包裹保护的NiS/CNTs催化剂，在煅烧后表现较佳的催化活性和较高的稳定性。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ116.14
【目录】：

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本文编号：193615