高效稳定双层结构非贵金属电解水催化剂的研究

发布时间：2024-06-10 17:46

　　随着化石能源的大量消耗和环境危害的日益加剧,高效清洁的可再生能源获得了人们的广泛关注。其中,氢能因其具有安全无污染的特点,被认为是最有前途的新能源材料之一。电化学分解水技术是一种能够在不污染环境的情况下生产氢的有效方法,它涉及析氢反应(HER)和析氧反应(OER),而催化剂的制备是电解水技术的关键所在。目前,Pt基和Ru/Ir基氧化物催化剂分别是最高效的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)电催化剂。然而,贵金属电催化剂在实际生产中得到广泛的应用需要付出非常高昂的成本代价。因此,制备出廉价又高效的非贵金属电催化剂对于电解水制氢有着非常重要的意义。对此,本论文分别在碳纸和镍网上采用简单实用的沉积方法制备了双层结构的非贵金属催化剂,其纳米多孔的表面、丰富的界面层以及不同过渡金属间的协同作用加快了电荷的传输,提高了电极的催化性能,实现了高效稳定的电解水。本论文开展的主要研究内容如下:(1)Ni氧氢化合物/Fe氧氢化合物双层催化剂的制备及其电催化特性研究。先在碳纸(CP)上电沉积Fe氧氢化合物,然后在其表面滴涂少量含Ni离子溶液,电化学反应后形成Ni氧氢化合物/Fe氧氢化合物双层催化剂结构,简...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 电解水催化反应
        1.2.1 HER
        1.2.2 OER
    1.3 碱性电解水非贵金属电催化剂的发展现状
        1.3.1 Ni基催化剂
        1.3.2 Fe基催化剂
        1.3.3 Co基催化剂
        1.3.4 其他非贵金属催化剂
    1.4 论文的主要研究内容与目的
    参考文献
第二章 实验材料及性能表征
    2.1 实验材料与试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 样品的结构性能表征
    2.4 样品的电化学性能测试
        2.4.1 线性扫描伏安法
        2.4.2 电化学阻抗谱测试
        2.4.3 循环伏安法
        2.4.4 电流-时间曲线
    参考文献
第三章 高效稳定Ni/Fe氧氢化合物双层双功能催化剂制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 Fe/CP电极的制备
        3.2.3 Ni/Fe/CP电极的制备
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 Ni/Fe/CP电极的结构表征
        3.3.2 Ni/Fe/CP电极电化学性能测试
        3.3.3 Ni/Fe/CP电极的XPS测试
        3.3.4 Ni/Fe/CP电极的稳定性测试和电极自优化的研究
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 高效稳定FeCo氧氢化合物/Ni(OH)₂双层电催化剂的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 Ni(OH)₂/Ni mesh电极的制备
        4.2.3 FeCo/Ni(OH)₂/Ni mesh电极的制备
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 FeCo/Ni(OH)₂/Ni mesh电极的结构表征
        4.3.2 FeCo/Ni(OH)₂/Ni mesh电极的XPS分析和拉曼测试分析
        4.3.3 FeCo/Ni(OH)₂/Ni mesh电极电化学性能测试
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
攻读硕士学位期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3991680