基于二氧化钼纳米催化剂的构筑及其电析氢性能的研究

发布时间：2020-06-30 06:50

【摘要】：电解水制氢技术清洁、高效,是解决能源不足和环境污染问题的理想方案之一,但是过高的成本限制了电解水制氢的工业应用。为了降低成本,研究人员致力于寻找在酸性条件下稳定且价格低廉高效的可替代铂的电析氢催化剂。二氧化钼(MoO_2)的导电性良好,化学性质稳定和抗酸腐蚀等特性吸引人们将其用做电解水制氢阴极材料,但是活性位点较少阻碍其进一步发展。本课题主要研究合成高性能稳定的MoO_2析氢材料,包括以下两个部分:1.通过简单易操作的高温煅烧法一步将MoO_2担载于磷掺杂碳纳米管(P-CNTs)上(MoO_2/P-CNTs),研究了其析氢活性。2.以制备超小纳米颗粒为出发点,第一次提出用纳米Cu来调节纳米颗粒的大小。以PDDA/rGO为载体,通过纳米Cu调节法在其表面控制合成超小MoO_2纳米颗粒(MoO_2/PDDA-rGO),对其HER性能进行了深入的研究,并提出了超小MoO_2纳米颗粒形成的机理。合成的MoO_2/P-CNTs起始析氢电位低为-78 mV,Tafel斜率为45 mV dec-1,交换电流密度为0.27 mA cm-2,恒电压下电流密度可以保持50小时内没有衰减,循环伏安5000次前后的极化曲线图能够重合;制备的MoO_2/PDDA-rGO展现出高于MoO_2/P-CNTs的HER性能,起始析氢电位低至-42 mV,计算的Tafel斜率仅42 mV dec-1,交换电流密度为0.52 mA cm-2,电化学活性面积高达1076 cm2,恒电流与恒电压稳定性可以保持超过40小时而没有性能衰减,稳定性测试后MoO_2/PDDA-rGO材料维持原来的形貌、结构特征。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;O643.36;TQ116.2
【图文】：

燃烧使用会引起环境污染等问题。社会各行各业的发展都离利用清洁可再生的二次能源无疑是应对能源危机和环境问一种理想的能量载体，其高效、清洁、无碳排放、并且可点，使得它在众多的二次能源中脱颖而出，并被认为是解方案。气不能现取现用，必须经过一定方式生产出来以备需要。术实现大规模制备高纯氢。目前常见的产氢方式有: 一次能氢[6]、太阳能制氢[7-9]、生物质制氢[10]、电解水析氢[11-13]。超过 95%的氢气依赖于一次能源转换制备，很明显与开发背道而驰，不能真正解决能源危机和环境污染等问题；而重要的工业制氢技术，所占比重达到了 4%，而且制备过、制取的氢气纯度高、原料来源广泛，备受人们青睐。但 200 年以来，高能耗、高成本限制了其大规模应用，是实虎。如何降低其能耗，适当节省成本以便符合当下经济观

的实质 所示，电解水装置有三个部件：电解质，阴极和阳极。，电解水分为两个半反应，阴极上产生氢气，而阳极上质：阴极 4H++4e-→2H2阳极 2H2O → 4H++O2+4e-性电解质：阴极 4H2O+4e-→ H2+4OH-阳极 4OH-→ H2O + O2+2e-2H2O → 2H2+ O2，无论在酸性、中性还是碱性电解质中，其实质都是电了尽可能地减小溶液电阻，利于离子以及电子等的传输。

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