镍基硒化物与氮化物的制备及其光—电催化性能及其在水分解中的应用
发布时间：2021-04-15 08:34
为了解决全球能源和环境危机,光-电催化太阳能转化为燃料,产生氢气和氧气受到越来越多的重视。在过去的几十年中,人们已经探索出大量的半导体材料作为析氢反应（HER）析氧反应（OER）的光电催化剂。然而,它们的催化活性仍然不能满足能源器件对于催化剂的实际应用要求。本文通过对镍基硒化物与氮化物的制备及优化,研究了该催化剂的光-电催化析氢、析氧性能,及其在水分解中的应用。首先利用水热法在泡沫镍上制备钼酸镍阵列（NiMoO4/NF）,之后再通过水热法进行MoSe2/NixSey纳米片的负载,制备得到钼酸镍阵列外包裹MoSe2/NixSey纳米片的核壳结构（NiMoO4@MoSe2/NixSey/NF）。通过钼酸镍阵列的加入,大大增加了片层结构与溶液接触的面积,并且使片层结构更好的暴露了活性位点,加快了电子传输效率,提高了电化学水分解的性能。在1M KOH溶液中,析氢条件下,-10 mA cm-2可以达到69mV过电位。析氧条件下,200 mA cm-2可以达到290 mV的过电位。并且在二电极体系下进行全解水测试,在20 mA cm-2得到1.46V电位,且通过1.5V电池驱动可以观察到阴极和阳极...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１光催化水分解示意图ｆ”］??－１５
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?北京化工大学硕士学位论文???ＮｉＭｏ０４／ＮＦ－２ｈ??，Ｓ．Ａｉ?，?Ｉ—?－?｜－?????ｐ??＞２．?ＮｉＭｏ０４／ＮＦ－４ｈ??？??Ｅ?ＰＤＦ＃?１３－０１２８?ＮｉＭｏ０４?Ｈ２〇??ｌ?ｌｉ?Ｕｌｉ?Ｉ．．．ｉｌｌ?ｌ?Ｉ?ｌ，ｉ?ＩＩ，?ｉ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０??２－Ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－２不同反应时间ＮｉＭｏＱｊ／ＮＦ的ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．?３－２?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?Ｎ１Ｍ０Ｏ４／ＮＦ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｔｉｍｅ??于是对不同时间的样品进行了电化学测试，测试条件是在１ＭＫＯＨ溶液??中，采用三电极体系进行测试，对电极为碳棒，参比电极为甘汞电极。首先对??不同反应时间的ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ样品进行析氢的电化学测试，以５ｍＶ／ｓ的扫描速度??从－０．９Ｖ扫到－１．４Ｖ。从３－３图中可以看出，ＮｉＭｏＣＵ／ＮＦ反应２ｈ的样品??（ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ）具有较好的析氢活性，在－１０?ｍＡ?ｃｎＴ２阴极电流密度下??抑１＼４〇〇４爪？－２１１所对应的过电位为丨６３１１１￥，塔菲尔斜率为１４９?１１＾（＾（：－１。性能较??ＮｉＭｏＯＶＮＦＡｈ好，ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－４ｈ在－１０?ｍＡ?ｃｍ’２阴极电流密度下所对应的过电??位为１８７?ｍＶ，塔菲尔斜率为２１０?ｍＶ?ｄｅｃ＇证明了?ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ显示出了更??突出的析氢性能。为了更直观的显示性能的差异，图３－３?（ｃ）显示通过－０．２Ｖ电位??下电流密度的柱状图，我们可以观察到ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ样品的阴极电流密度为－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际能源转型的趋势与挑战[J]. 孙贤胜,许慧文. 国际石油经济. 2018(01)
[2]二维层状金属硒化物在电化学能源领域中的应用[J]. 肖元化,苏当成,王雪兆,王振兴,方少明,吴诗德,周立明,李峰. 科学通报. 2017(27)
[3]严寒地区商业办公综合体冷源方案技术经济分析[J]. 褚毅,曹冬冬,王春青,徐阳. 北方建筑. 2016(02)
博士论文
[1]镍/钴基自支撑型纳米片催化剂制备及电催化水分解性能研究[D]. 张洁.山东大学 2019
[2]基于过渡金属氮化物的纳米材料的制备及其在电化学水分解中的应用研究[D]. 刘婷婷.东北师范大学 2019
硕士论文
[1]镍基化合物/MoS2核壳纳米结构的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 孙阳硕.长安大学 2019
[2]金属基纳米材料的制备及其电解水性能研究[D]. 章梦甜.南昌航空大学 2018
[3]二硫化钼复合催化剂的制备及其光电析氢性能研究[D]. 姜欣欣.北京化工大学 2018
[4]MoS2基杂化结构用于光电催化析氢反应的研究[D]. 李倩.北京化工大学 2016
本文编号：3138998
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１光催化水分解示意图ｆ”］??－１５
?第三聿ＮｉＭｏＯ＾ｇＭｏＳｅｉ／ＮｈＳｅｙ／ＮＴ制备及全解水性能研究???２ｈ的样品，如图３－ｌ（Ｃ，ｄ）所示，生长出的样品直径较细，顶部呈针状，阵列之??间空隙较大，且无杂乱圆形颗粒产生。产生这种区别的原因分析是在于４ｈ反应??时间长，所以会生长较密集及直径较大的阵列结构。??图３－１?ＮｉＭｏＯｊ／ＮＦ阵列的不同水热时间ＳＥＭ图像：（ａ，ｂ）水热反应４ｈ，?（ｃ，ｄ）水热反应２ｈ??Ｆｉｇ．?３－１?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｙｄｒｏｌｈｅｍｉａｌ?ｔｉｍｅ：?（ａ，ｂ）４ｈ，?（ｃ，ｄ）２ｈ??对反应时间不同的样晶进行了?ＸＲＤ测试，得到ＸＲＤ谱图，如图３－２所??示。从图中显示，反应４ｈ及２ｈ的样品均为ＮｉＭｏＯｒｘＨ＾Ｏ，位于１０．７７°，，??２７．３３°，，?２９．＆６°，，?３１．８９°，，３３．４１Ｖ的峰位对应于?ＮｉＭｏＯｒｘＨｊＯ?的标准数据??（ＪＣＰＤＳ卡号１３－０１２８）。反应４ｈ的峰位较反应２ｈ更为明显，分析原因是因为??反应４ｈ生成了更多的ＮｉＭｏ〇ｒｘＨ２ＣＬ与ＳＥＭ图中４ｈ的ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ阵列多且??直径较大一致。??２１??
?北京化工大学硕士学位论文???ＮｉＭｏ０４／ＮＦ－２ｈ??，Ｓ．Ａｉ?，?Ｉ—?－?｜－?????ｐ??＞２．?ＮｉＭｏ０４／ＮＦ－４ｈ??？??Ｅ?ＰＤＦ＃?１３－０１２８?ＮｉＭｏ０４?Ｈ２〇??ｌ?ｌｉ?Ｕｌｉ?Ｉ．．．ｉｌｌ?ｌ?Ｉ?ｌ，ｉ?ＩＩ，?ｉ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０??２－Ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－２不同反应时间ＮｉＭｏＱｊ／ＮＦ的ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．?３－２?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?Ｎ１Ｍ０Ｏ４／ＮＦ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｔｉｍｅ??于是对不同时间的样品进行了电化学测试，测试条件是在１ＭＫＯＨ溶液??中，采用三电极体系进行测试，对电极为碳棒，参比电极为甘汞电极。首先对??不同反应时间的ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ样品进行析氢的电化学测试，以５ｍＶ／ｓ的扫描速度??从－０．９Ｖ扫到－１．４Ｖ。从３－３图中可以看出，ＮｉＭｏＣＵ／ＮＦ反应２ｈ的样品??（ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ）具有较好的析氢活性，在－１０?ｍＡ?ｃｎＴ２阴极电流密度下??抑１＼４〇〇４爪？－２１１所对应的过电位为丨６３１１１￥，塔菲尔斜率为１４９?１１＾（＾（：－１。性能较??ＮｉＭｏＯＶＮＦＡｈ好，ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－４ｈ在－１０?ｍＡ?ｃｍ’２阴极电流密度下所对应的过电??位为１８７?ｍＶ，塔菲尔斜率为２１０?ｍＶ?ｄｅｃ＇证明了?ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ显示出了更??突出的析氢性能。为了更直观的显示性能的差异，图３－３?（ｃ）显示通过－０．２Ｖ电位??下电流密度的柱状图，我们可以观察到ＮｉＭｏ〇４／ＮＦ－２ｈ样品的阴极电流密度为－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际能源转型的趋势与挑战[J]. 孙贤胜,许慧文. 国际石油经济. 2018(01)
[2]二维层状金属硒化物在电化学能源领域中的应用[J]. 肖元化,苏当成,王雪兆,王振兴,方少明,吴诗德,周立明,李峰. 科学通报. 2017(27)
[3]严寒地区商业办公综合体冷源方案技术经济分析[J]. 褚毅,曹冬冬,王春青,徐阳. 北方建筑. 2016(02)
博士论文
[1]镍/钴基自支撑型纳米片催化剂制备及电催化水分解性能研究[D]. 张洁.山东大学 2019
[2]基于过渡金属氮化物的纳米材料的制备及其在电化学水分解中的应用研究[D]. 刘婷婷.东北师范大学 2019
硕士论文
[1]镍基化合物/MoS2核壳纳米结构的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 孙阳硕.长安大学 2019
[2]金属基纳米材料的制备及其电解水性能研究[D]. 章梦甜.南昌航空大学 2018
[3]二硫化钼复合催化剂的制备及其光电析氢性能研究[D]. 姜欣欣.北京化工大学 2018
[4]MoS2基杂化结构用于光电催化析氢反应的研究[D]. 李倩.北京化工大学 2016
本文编号：3138998
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