合成硫族复合型电催化剂用于高效制备氢能源的研究

发布时间：2020-05-22 21:51

【摘要】：经济的发展与能源的供给息息相关,满足能源的需要是经济发展的前提。化石能源的不可再生性限制了经济的可持续性发展,而化石能源使用后造成的污染也对新能源的发展提出了更高的要求。为了减少对化石能源的过分依赖,我们发展了多种可再生的,污染少的新能源,像我们熟知的潮汐能、风能和太阳能等。氢气作为新能源中的杰出代表具有广阔的应用前景和优势,氢气不仅燃烧后的产物无污染而且制备氢气的原材料水在地球上的储备量非常丰富。目前公认的电解水产氢催化效果比较好的是用金属铂作为催化剂,但由于金属铂的成本昂贵使其实现产业化的应用变得极为不现实。所以,发明一种兼具稳定的效果并且制作成本较低的催化剂是目前工作的重点。评价一种催化剂好坏的标准主要是具有较高活性和长时间工作稳定性,而本论文中介绍的两种催化剂在稳定性及产氢效果考量方面都表现出了不错的实际效果。本论文主要对Ni3S2|POM-P123|NF复合材料和Co0.85Se/MoSe2微纳米复合材料的成分、电化学性能和形貌进行研究,主要可以分为以下两部分:一、Ni3S2|POM-P123|NF复合材料的制备、表征和测试。首先通过水热反应制备Ni3S2中空微球材料,再利用扫描电镜、X射线衍射、透射电镜和XRD等农征方法对Ni3S2中空微球材料的结构、形貌和各元素的价态进行了分析。最后通过使用线性扫描法、Tafel曲线以及交流阻抗谱等其它电化学测试分析方式,对目标材料碱性环境中的电解催化活性进行测试。当过电势超过0.165 V的时候,目标材料Ni3S2|POM-P123|NF的电流密度超过了相同装载量的金属Pt的电流密度,表现出在相同装载量下比金属Pt更加优异的催化活性。二、Co0.85Se/MoSe2微纳米复合材料的制备、表征和测试。先通过水热方法制备CoMoO4微纳米棒,再经过水热方法将CoMoO4前驱体做硒化处理,制得我们的目标产物Co0.85Se/MoSe2微纳米复合材料。在对前驱体和该复合材料电化学性能测试时,我们得到了令人满意的结果,与泡沫镍基底和前驱体CoMoO4微纳米棒相比,Co0.85Se/MoSe2微纳米复合材料所呈现的电化学活性更加优异(在过电势为0.25 V时目标材料具有154 mA/cm2的电流密度)且Tafel斜率更小(81 mV dec-1)。为明确材料的稳定性能,我们进行了 2000圈循环CV测试和20 h的I-t测试,结果表明,材料表现出了优异的稳定性。与有关的单一CoSe和MoSe2相比,材料Co0.85Se/MoSe2表现出了更加优异的催化性能。综合各方面的数据表明,新型的微纳米Co0.85Se/MoSe2复合材料在电解水产氢催化剂的应用方面具有非常好的应用前景。
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本文编号：2676667