中空碳基材料在电解水中的研究进展
发布时间：2021-01-22 04:47
氢能所具有的清洁、高能量密度特点,使其成为一种未来的理想能源。相较于石油、天然气等的热解制氢技术,利用可再生清洁能源进行电催化分解水制氢具有高效和清洁无污染的特点,且获得氢气产物纯度高,具备大规模发展的潜力。而在大规模水电解过程中,电催化剂是不可或缺的元素之一。它能有效地加速电解水在阴阳两极反应的动力学过程。传统的贵金属基催化剂具有良好的电催化析氢、析氧活性,但成本高昂、储量稀缺,从而限制了其规模化地推广及应用。开发新型高效廉价的非贵金属基电催化剂已成为时下研究热点。中空碳基纳米材料集成了中空材料和碳基材料的优势,作为电催化剂,在电解水方面有着潜在的应用价值。本文总结了近年来微纳米结构碳基中空材料作为新型电解水催化剂的研究进展,介绍了高效碳基中空析氧/析氢催化剂的设计原则和相应的设计策略,并对开发持久高效的中空碳基电解水催化剂进行了总结和展望。
【文章来源】：化工学报. 2020,71(06)北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
高结晶Ni掺杂FeP/C中空纳米棒的合成示意图（a),NFP/C-3中空纳米棒的X射线衍射（XRD）谱图（b），以及TEM(c）和EDX元素分布图（d),0.5 mol/L硫酸下测试的FeP/C,NFP/C-1,NFP/C-2和NFP/C-3的极化曲线（e），对应的Tafel曲线（f）和非法拉第电流区间（0.2～0.3 V）下电流与扫描速度的关系图（g)[68]
近年来人们在这方面也做了大量的工作和研究，根据中空碳基催化剂的功能和调控策略，本文对四类碳基中空材料（图1）的相关研究进展进行了系统的总结和评述，并在此基础上对如何开发高效、稳定、廉价、环保的电解水催化剂进行了展望。1 电解水反应及中空电催化剂材料设计原则
图3 单层碳包覆铁纳米粒子（SCEINs）在SWNTs中分布的透射电镜照片（a),SCEINs/SWNTs的高倍率透射电镜照片（插图为Fe颗粒的（110）晶面）（b），装饰在SWNTs侧壁上的SCEINs的高倍率透射电镜照片（插图为生长的单壁碳纳米管中的Fe纳米颗粒）（c),SCEIN/SWNT的高倍率透射电镜的简化示意图以及在SCEINs上发生HER过程的示意图（d),SWNT,SCEIN/SWNT和Pt/C的HER极化曲线（e）和相应的Tafel曲线（f)[53]3.3 混合型碳基中空复合催化剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Adsorption-energy-based activity descriptors for electrocatalysts in energy storage applications[J]. Youwei Wang,Wujie Qiu,Erhong Song,Feng Gu,Zhihui Zheng,Xiaolin Zhao,Yingqin Zhao,Jianjun Liu,Wenqing Zhang. National Science Review. 2018(03)
[2]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[3]氮掺杂碳纳米管的制备及其电化学性能[J]. 李莉香,刘永长,耿新,安百刚. 物理化学学报. 2011(02)
本文编号：2992583
【文章来源】：化工学报. 2020,71(06)北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
高结晶Ni掺杂FeP/C中空纳米棒的合成示意图（a),NFP/C-3中空纳米棒的X射线衍射（XRD）谱图（b），以及TEM(c）和EDX元素分布图（d),0.5 mol/L硫酸下测试的FeP/C,NFP/C-1,NFP/C-2和NFP/C-3的极化曲线（e），对应的Tafel曲线（f）和非法拉第电流区间（0.2～0.3 V）下电流与扫描速度的关系图（g)[68]
近年来人们在这方面也做了大量的工作和研究，根据中空碳基催化剂的功能和调控策略，本文对四类碳基中空材料（图1）的相关研究进展进行了系统的总结和评述，并在此基础上对如何开发高效、稳定、廉价、环保的电解水催化剂进行了展望。1 电解水反应及中空电催化剂材料设计原则
图3 单层碳包覆铁纳米粒子（SCEINs）在SWNTs中分布的透射电镜照片（a),SCEINs/SWNTs的高倍率透射电镜照片（插图为Fe颗粒的（110）晶面）（b），装饰在SWNTs侧壁上的SCEINs的高倍率透射电镜照片（插图为生长的单壁碳纳米管中的Fe纳米颗粒）（c),SCEIN/SWNT的高倍率透射电镜的简化示意图以及在SCEINs上发生HER过程的示意图（d),SWNT,SCEIN/SWNT和Pt/C的HER极化曲线（e）和相应的Tafel曲线（f)[53]3.3 混合型碳基中空复合催化剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Adsorption-energy-based activity descriptors for electrocatalysts in energy storage applications[J]. Youwei Wang,Wujie Qiu,Erhong Song,Feng Gu,Zhihui Zheng,Xiaolin Zhao,Yingqin Zhao,Jianjun Liu,Wenqing Zhang. National Science Review. 2018(03)
[2]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[3]氮掺杂碳纳米管的制备及其电化学性能[J]. 李莉香,刘永长,耿新,安百刚. 物理化学学报. 2011(02)
本文编号：2992583
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2992583.html
