镍/铁基纳米电催化剂的设计合成及其析氧性能研究

发布时间：2022-12-06 02:39

　　当今世界面临环境污染和能源短缺两大难题,因此寻求绿色、可持续的新能源代替传统的化石能源具有重要的意义。电催化分解水被认为是获取清洁能源的理想方式之一。虽然基于铂、钯、铱等贵金属的电催化剂拥有高的电催化活性,但它们的储量少、成本高,不利于大规模生产和广泛应用,因此开发高效、廉价的非贵金属催化剂是大势所趋。为了提高活性和稳定性,往往需要对电催化剂的组分、结构、尺寸和形貌进行巧妙的设计和控制。层状双金属氢氧化物材料（LDHs）结构简单,易于大规模合成,而金属-有机框架材料（MOFs）具有比表面积高,结构可控等优点,因而这两种材料均被广泛用于电催化领域的研究。本学位论文的工作以纳米镍/铁基LDHs材料及MOFs材料作为电催化剂,研究其设计合成、结构表征及电催化析氧（OER）等性能。主要研究结果描述如下:（1）通过溶剂热法,在无需阴离子交换的情况下合成了硫酸根插层的超薄NiFe-LDH纳米片(U-LDH（SO42-）。该制备方法简单有效,仅以醋酸镍与硫酸亚铁为原料,无需基底,无外加碱源,并能大规模制备。硫酸根的插层扩大了层间距,因而获得了厚度为3-5nm的超薄纳米片。该材料拥有比商业Ir/C电极... 

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化分解水概述
        1.2.1 析氢反应基本原理
        1.2.2 析氧反应基本原理
        1.2.3 表征电催化剂性能的重要参数
    1.3 非贵金属电催化剂的研究进程
        1.3.1 氢氧化物材料的设计合成及应用
        1.3.2 金属-有机骨架材料的设计合成及应用
    1.4 选题依据及研究内容
    参考文献
第二章 超薄硫酸根插层的NiFe-LDH纳米片的析氧性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验所用试剂
        2.2.2 实验所用仪器与设备
        2.2.3 材料的制备
        2.2.4 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 U-LDH(SO_4~(2-))纳米片合成机理
        2.3.2 U-LDH(SO_4~(2-))纳米片的表征
        2.3.3 U-LDH(SO_4~(2-))纳米片的电催化性能研究
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 Ni基氢氧化物一维纳米线的合成及析氧性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验所用试剂
        3.2.2 实验所用仪器与设备
        3.2.3 材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Ni基氢氧化物一维纳米线的控制合成
        3.3.2 Ni基氢氧化物一维纳米线的性能测试
        3.3.3 泡沫镍支持的Ni基氢氧化物一维纳米线的合成
        3.3.4 泡沫镍支持的Ni基氢氧化物一维纳米线的OER性能测试
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 多形态纳米MOFs材料的合成及其析氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验所用试剂
        4.2.2 实验所用仪器与设备
        4.2.3 材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 单金属Ni-MOF表征
        4.3.2 单金属Fe-MOF表征
        4.3.3 双金属NiFe-MOF的表征
        4.3.4 Ni(Fe)-MOF电催化性能研究
        4.3.5 泡沫镍支撑的MOFs材料的表征及其OER性能
        4.3.6 多形态MOFs材料的合成、表征及其OER性能
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
在读期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]多酸基纳米复合物的制备及其电催化分解水性能研究[D]. 唐雨佳.南京师范大学 2018



本文编号：3710886