过渡金属（Ni、Co、Fe、Mo）基纳米复合材料的电催化性能探究
发布时间：2021-01-15 22:00
近年来,由于化石燃料的过度消耗以及环境逐渐恶化所引起的社会问题,人们把更多的注意力转移到开发可再生清洁能源和储能设备方面。氢气作为新型的清洁能源,具有清洁、高热值、来源丰富、可再生的特点得到人们的青睐。在众多的产氢方法中,电解水技术因设备简洁、原料丰富、节能优势脱颖而出。在电解水设备中,高效的电极材料起着非常重要的作用。目前虽然铂、钌等贵金属基电催化剂表现出很好的电催化性能,但是其储存量少、价格昂贵因素导致该技术未能实现大规模使用。因此设计出廉价合理高效电催化剂仍是人们目前研究的重点。本文围绕过渡金属基纳米复合材料的制备及其性能探究开展工作,重点研究了其制备过程和其电催化全分解水的性能。主要从以下三方面进行论述:1通过牺牲模板法合成Ni-Co-P纳米片组装空心纳米砖结构的催化材料,并对其进行了电化学析氢、析氧和全分解水的测试。本章节中,我们通过微波辅助法合成了均匀的立方砖模板（Ag2WO4）,再通过油浴回流设备实现Ni-Co纳米片前驱体生长,经过空气中煅烧、酸碱刻蚀、磷化处理得到Ni-Co-P中空纳米砖结构的电催化材料。相比于没有模板辅助合成...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电催化水分解生成氢气和氧气的示意图
图 1.2 不同金属的氢吸附吉布斯自由能与电流密度的关系图。Figure 1.2 HER volcano plot for metals.应的火山型图[14, 15]展现的是氢吸附的吉布斯自由能HΔ G系，如图 1.2 所示。电极材料表面对催化中间体 H*作用力析氢反应的进行。不难发现贵金属电极材料（Pt、Pd 等能最接近 0，且电流度相对较大处于最靠近火山图的顶端解水析氢功能。此外靠近火上图顶端还有 Ni、Co 等过渡出较低的*HΔ G和较大的电流密度，虽然比起贵金属稍差近些年科研工作者对其材料的研究和设计，已有些催化剂媲美。此外过渡金属基的催化材料具有原料廉价、制备流液中的稳定性强的优势，因此过渡金属基的催化剂有望取材料。
1.3 不同金属氧化物析氧反应的吉布斯自由能与过电势的关系Figure 1.3 OER volcano plot of metal oxides.面活性位点对反应中间体的吸附和脱附能力与其表联系。如图 1.3 反应了不同金属氧化物在电催化析氧 O*和 OH*吉布斯能差值的火山图[14, 15]。金属氧化物HOG差值的大小密切相关，OHOΔ G ΔG差值约为 1.6 的析氧性能。可以从火山图中可出贵金属氧化物 IrOx，其OHOΔ G ΔG值也较为接近合适值 1.6 eV，表现化析氧性能最好。过渡金属氧化物中 NiFeOx、NiCOHO ΔG值也较为接近 1.6 eV，同样也具有较好的析应催化剂的研究现状
本文编号：2979587
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电催化水分解生成氢气和氧气的示意图
图 1.2 不同金属的氢吸附吉布斯自由能与电流密度的关系图。Figure 1.2 HER volcano plot for metals.应的火山型图[14, 15]展现的是氢吸附的吉布斯自由能HΔ G系，如图 1.2 所示。电极材料表面对催化中间体 H*作用力析氢反应的进行。不难发现贵金属电极材料（Pt、Pd 等能最接近 0，且电流度相对较大处于最靠近火山图的顶端解水析氢功能。此外靠近火上图顶端还有 Ni、Co 等过渡出较低的*HΔ G和较大的电流密度，虽然比起贵金属稍差近些年科研工作者对其材料的研究和设计，已有些催化剂媲美。此外过渡金属基的催化材料具有原料廉价、制备流液中的稳定性强的优势，因此过渡金属基的催化剂有望取材料。
1.3 不同金属氧化物析氧反应的吉布斯自由能与过电势的关系Figure 1.3 OER volcano plot of metal oxides.面活性位点对反应中间体的吸附和脱附能力与其表联系。如图 1.3 反应了不同金属氧化物在电催化析氧 O*和 OH*吉布斯能差值的火山图[14, 15]。金属氧化物HOG差值的大小密切相关，OHOΔ G ΔG差值约为 1.6 的析氧性能。可以从火山图中可出贵金属氧化物 IrOx，其OHOΔ G ΔG值也较为接近合适值 1.6 eV，表现化析氧性能最好。过渡金属氧化物中 NiFeOx、NiCOHO ΔG值也较为接近 1.6 eV，同样也具有较好的析应催化剂的研究现状
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