过渡金属化合物/碳纳米纤维复合材料的制备及其电化学催化析氢性能研究

发布时间：2020-12-19 02:43

　　当今21世纪,能源与环境问题已经成为全球面临的最大挑战。氢气作为一种新型可再生的清洁储能源载体受到了广泛关注。电解水方法（HER）则是一种制备高纯度氢气的清洁环保的有效方法。电解水过程中的关键因素在于选择合适的析氢催化剂。目前,使用最多的析氢催化剂为Pt等贵金属材料,但其储量较少,价格昂贵,不利于推广和可持续发展。因此,如何通过调控催化剂材料的组成、结构设计等方法获得价格低廉、性能优良、能够替代Pt贵金属的析氢催化剂是目前新能源领域的研究重点和热点。静电纺丝技术是一种制备一维纳米材料的有效方法。到目前为止,多种高分子纳米纤维、无机纳米纤维、以及高分子/无机物共混纳米纤维均可以通过此技术来制备得到。由于静电纺纳米纤维材料较常规加工方法得到的纤维具有孔隙率高、比表面积大、结构可控性强等众多优势,因而在电催化析氢反应中显示了十分广阔的应用前景。因此,本论文利用静电纺丝技术,结合聚合物的原位聚合方法对过渡金属化合物/碳纳米纤维复合材料进行结构设计,通过催化活性物质的纳米结构化来增加催化位点密度;同时碳纳米材料与过渡金属化合物进行有效复合,利用一维碳纳米纤维材料的结构构筑提高载体导电性,进而改善... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

25oC氢气产品的能量输入分解[9]

3. 酸、碱条件下水裂解的两个半反应：析氧反应、析氢反alf-cell reaction: the oxygen evolution reaction (OER) ann (HER) in acidic media and neutreal /alkaline media[10].绍可知，在 25oC、1 atm 条件下电解水需要 1.施加 1.23 V 的电压就能够满足电解池阴阳极的但事实上，电解水过程中阴极阳极由于极化作用位，延缓电离过程，降低反应速率，因此需要施的电压才能使反应进行。高出的这部分电)。过电位主要用于克服阳极(ηa)和阴极(ηc)上的活her)，例如接触电阻和溶液电阻。因此，实际的操Eop= 1.23 V + ηa+ ηc+ ηother公式可知，采用合适的方法降低催化反应过电位

电化学反应所用到的电荷与外电路总电荷的比值[16]，用来描述电化学中的电子迁移效率。对于析氢反应的 Faradic 效率可以用实验中测得的量与理论计算的 H2量的比值来表示。.4 析氢催化剂材料及其结构设计图 1-4 显示了用于析氢催化剂的元素种类：按照物理和化学性质将元素：贵金属铂(Pt)----最优质的析氢材料 过渡金属，主要包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)和钼(M) 非金属元素主要包括硼(B)、碳(C)、氮(N)、磷-(P)、硫(S)和硒(Se)到目前为止，几乎所有的析氢催化剂均基于以上元素，对这些元素的结加以设计，有望制作出性能优异的催化剂[17-25]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]原位分散聚合法聚合物微球PMMA包覆尿嘧啶的合成及表征研究[J]. 豆鹏飞.  橡塑技术与装备. 2020(10)



本文编号：2925098