碳化钼的制备与氢析出性能研究及乙醇电氧化的原位红外光谱研究

发布时间：2023-11-12 19:20

　　(1)碳化钼具有价格低廉、对氢析出反应活性高及稳定性好等特点被认为是有希望替代Pt的氢析出反应催化剂。本工作采用钼酸钠和2,6-二氨基吡啶为反应原料,通过不断进行盐封的过程使得前驱体被紧紧包覆在NaCl中,经惰性气氛下煅烧制得盐封后碳化钼。采用EDS、XRD以及XPS等技术对盐封后碳化钼的组成和结构进行了表征。结果表明,产物为斜方晶系的Mo2C,也含有被氧气氧化的氧化铝。结合XPS和TOF数的计算,表明盐封过程中形成的孔有助于暴露更多活性位点,同时也扩大了与氧气的接触面积,导致催化剂表面氧化钼的含量增加。总的来说,盐封后的催化剂氢析出性能明显的提高,当电流密度达到10 mAcm-2时,过电位仅为175 mV左右。析氢反应性能提高的原因可归结如下:(1)盐封过程通过造孔暴露出更多的活性位点;(2)相对的多孔结构与较大的比表面积有利于反应过程中的传质传荷。盐封后碳化钼的Tafel斜率为88 mV/dec,可证明催化剂表面发生的氢析出反应遵循Volmer-Heyrovsky机理并以电化学脱附步骤为反应的速控步骤。(2)直接乙醇燃料电池由于具有能量密度高、操作条件温和、安全环保等优点而被人们认...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 能源现状与氢能源的应用
    1.2 电催化产氢的反应机理
    1.3 碳化钼催化剂的优势及氢析出反应机理研究的瓶颈
    1.4 盐封的相关工作及其作用
    1.5 直接乙醇燃料电池的优势及技术瓶颈
    1.6 乙醇电氧化的机理及研究进展
    1.7 电化学原位红外反射光谱在电催化研究中的应用及其进展
    1.8 本文的研究思路与主要内容
    参考文献
第二章 实验试剂、仪器和方法
    2.1 实验试剂和材料
    2.2 实验仪器和设备
    2.3 物理性质表征
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 透射电子显微镜
        2.3.3 X-射线粉末晶体衍射
        2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 氮气等温吸脱附
    2.4 电化学表征
        2.4.1 电极制备
        2.4.2 循环伏安法(CV)
        2.4.3 氢析出(HER)活性测试
        2.4.4 电化学原位反射红外光谱(in situ FTIRS)实验
第三章 碳化钼的制备及其氢析出性能研究
    3.1 盐封后碳化钼(Mo₂C/SS)与未盐封碳化钼(Mo₂C)催化剂的制备
    3.2 催化剂的物理表征
    3.3 催化剂的电化学表征
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 碱性环境中不同温度下乙醇电氧化的原位红外光谱研究
    4.1 纯Pd催化剂的制备
    4.2 催化剂的电化学表征
    4.3 不同温度下催化剂对乙醇电氧化的原位红外光谱研究
    4.4 本章小结
    参考文献
结论与展望
致谢



本文编号：3863784