多孔镍基复合材料的制备及其析氢电催化性能

发布时间：2017-03-22 15:12

  本文关键词：多孔镍基复合材料的制备及其析氢电催化性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球人口的激增及经济的发展,能源已被视为人类社会发展最基础的需求,石油、煤炭等不可再生资源日渐枯竭,对其依赖性大大限制了人类社会与经济的发展。氢能—氢气和氧气反应产生的能量—因其清洁、高效、可再生等优点被寄予了很高的期望。氢气作为一种二次能源,需要从水、化石燃料等含氢物质中制备。制氢的途径方法很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气重整制氢等。当前制氢比较成熟的工艺为化石能源燃料重整制氢,但因其流程繁琐、能耗大、原料昂贵、产率低等因素限制了氢气的大规模生产与利用。电解水制氢具有操作简便、成本低廉和无污染等无可比拟的优点,被认为是一种最有发展前景的制氢技术。由于高析氢过电位产生的高能耗使其未能在实际生产中得到广泛应用。因此,设计与制备高效稳定的电极材料对氢能的开发利用具有重要的意义。析氢电极材料应具有导电性好、比表面积大、析氢过电位低、电催化活性高且电化学稳定性好等特点。多孔镍是一种兼具功能和结构双重性能的新型工程材料,因其价格低廉、比表面积大、密度低、良好的吸附和交换性,已引起国内外研究学者的广泛关注。本文主要利用不同方法制备了纳米多孔镍和多孔镍基复合材料,并对其电化学析氢活性和稳定性进行了测试。论文主要内容包括以下两个方面：一、利用脱合金法和电沉积腐蚀法制备出纳米多孔镍,并对其相应的电化学性质进行了测试。利用脱合金法将NiAl合金中活性组分脱除获得均匀的纳米多孔镍,孔径约为孔径为50～80nm。利用电沉积法将Zn均匀沉积到泡沫镍表面,再腐蚀后得到了孔径约为1μm的大孔镍。相对于传统的2D平面材料,具有3D结构的拥有更大的比表面积,具备更好的析氢电催化活性。与普通块体镍相比较,制备的纳米多孔镍表现出了更正的析氢过电位。二、利用电沉积和程序还原法相结合制备Ni2P/Ni foam复合电极材料,并测试了Ni2P/Ni foam析氢电催化活性。Ni2P/Ni foam因其较大的比表面积及良好的导电性显示了优良的析氢电催化活性,析氢过电位约为120 mV,与泡沫镍相比析氢过电位正移了约100 mV,在过电位在150mV～250mV范围内,Ni2P/Ni foam的Tafel斜率约为126 mV de-1。
【关键词】：多孔镍 磷化镍 电沉积 程序升温还原 析氢反应
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ116.2;TB33
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-36
• 1.1 引言10
• 1.2 氢气的制备10-12
• 1.3 析氢反应的机理12-15
• 1.4 电催化材料的综述15-27
• 1.5 本论文的研究内容及意义27-29
• 1.6 参考文献29-36
• 第二章 纳米多孔镍的制备及其析氢电催化性能36-49
• 2.1 引言36-37
• 2.2 主要仪器和药品37
• 2.3 实验部分37-39
• 2.4 结果与讨论39-45
• 2.5 本章小结45-46
• 2.6 参考文献46-49
• 第三章 负载型磷化镍的制备及其析氢电催化活性49-63
• 3.1 引言49-50
• 3.2 仪器和药品50-51
• 3.3 实验部分51
• 3.4 结果与讨论51-57
• 3.5 本章小结57-58
• 3.6 参考文献58-63
• 致谢63-64
• 学位论文评阅及答辩情况表64

【参考文献】

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1 张平,于波,陈靖,徐景明;热化学循环分解水制氢研究进展[J];化学进展;2005年04期

2 李亚宁;汤慧萍;王建永;李广忠;康新婷;张文彦;葛渊;杨保军;;脱合金法制备纳米多孔镍材料研究进展[J];中国材料进展;2011年10期

  本文关键词：多孔镍基复合材料的制备及其析氢电催化性能，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：261760