氮原子掺杂对催化剂电化学析氢反应影响研究

发布时间：2023-04-22 00:45

　　能源危机逐现的21世纪,可再生能源的开发和利用是人类命运发展历程上重要的一个时刻。在诸多可再生能源中,风能、太阳能和地热能等稳步发展,其中更引人注意的是产物环保的氢能源。利用可再生能源发电和生活剩余电力,可以通过电解水的途径来制备氢能,继而可用于燃料电池汽车,逐渐改变全球的汽车能源使用结构,降低化石能源的消耗率,增加可再生能源的占比,为创造一个绿色的世界而努力。而对于氢能源,通过电解水制备氢气是一种有效的手段。目前存在的缺点即为催化剂耗能过大,因此需要进一步研发更廉价、更高效的催化剂。制备廉价高效的催化剂是新能源领域特别是在如析氢反应、氧还原反应和锂电池材料等领域不断追求的目标。不少通过回收废弃物制备电极材料的报道,表现了回收利用的环保方法。本文通过微生物原位还原电路板淋洗模拟液来制备氮掺杂碳包裹金纳米颗粒的高效催化剂,详细讨论了其简便的合成方法,结构表征以及性能研究,为废弃物回收利用提供了新的思路。随后讨论了构建碳包裹,氮掺杂的异质相结构的碳化钼纳米片实现高效产氢性能的研究,还通过研究氮原子掺杂的超薄碳化钼纳米片和二硫化钼纳米片,从实验和计算模拟的角度详细讨论了其活性变化以及活性位点...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水析氢原理
    1.3 电解水析氢催化剂
        1.3.1 电解水析氢催化剂概述
        1.3.2 电解水析氢催化剂模拟
    1.4 本论文的研究意义及内容
第二章 实验方法
    2.1 实验试剂和实验仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的结构表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.5 比表面积和孔结构分析仪(BET)
        2.2.6 拉曼光谱分析(Raman)
        2.2.7 同步热分析仪(TGA/DSC)
        2.2.8 气相色谱(GC)
    2.3 催化剂的电化学性能测试
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 催化剂的电催化性能测试
    2.4 催化剂模拟方法
        2.4.1 VASP
        2.4.2 电解水析氢模拟方法
第三章 金纳米颗粒@氮掺杂碳催化剂的制备及电解水析氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 金纳米颗粒@氮掺杂碳催化剂的制备
        3.2.1 微生物还原金纳米颗粒粉体的制备
        3.2.2 金纳米颗粒@氮掺杂碳催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的结构表征
        3.3.2 催化剂的电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 氮掺杂碳包裹的碳化钼异质相结构片的制备和电解水析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 氮掺杂碳包裹的碳化钼异质相结构片的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的结构表征
        4.3.2 催化剂的电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 氮原子掺杂电解水产氢活性理论计算
    5.1 引言
    5.2 氮掺杂碳化钼纳米片的产氢活性模拟
        5.2.1 建模
        5.2.2 结果与讨论
    5.3 氮掺杂二硫化钼纳米片的产氢活性模拟
        5.3.1 建模
        5.3.2 结果与讨论
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3796579