泡沫钴基复合材料的制备及电解水性能研究

发布时间：2021-01-30 01:32

　　氢能,是一种易被高效利用、最清洁的可替代能源。目前,电解水制氢由于原料丰富、产物纯净、生产效益好等优点而备受瞩目。电解水制氢可分为两个半反应,即阴极氢气析出反应（hydrogen evolution reaction,HER）和阳极氧气析出反应（oxygen evolution reaction,OER）,从而得到氢能。而电解水过程必须克服一定的活化能势垒（即过电位）,通常需要电催化剂的帮助来降低过电位。Pt、RuO₂和IrO₂等都是十分理想的电极材料,但由于丰度低、价格昂贵在很大程度上限制了它们的应用。在廉价金属中,钴受到了广泛研究,其中,钴基过渡金属硫族化合物(Co₄S₃、Co_0.85Se和Co₃O₄)具有制备简单可控、含量丰富和电解水性能优异等优点。但由于这些电催化剂多数以粉体状态存在,使得其在电催化水解过程中易发生囤聚沉降,导致电催化水解性能和稳定性降低。本论文采用原位硫（硒）化或外加钴源沉积氧化物策略,在泡沫钴基材上制备钴基... 

【文章来源】：湖南理工学院湖南省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电解水制氢示意图

过渡金属（Pt、Ir、Ru、Fe、Co、Ni 等）及其化合物广泛研究[13-15]。其中贵金属 Pt 类材料在 HER 电极催催化性能，在同等密度电流条件下，与同类 HER 催化和最小的塔菲尔斜率，因此以 Pt 类材料作为阴极催化实际应用中 Pt 和 C 复合电极催化剂材料已被商业化钌的氧化物在 OER 电催化过程中与同类催化剂相比，能和良好的稳定性，被认为是理想的阳极催化剂。但上贵金属 Pt、Ir 和 Ru 催化剂由于其稀缺性和高成本性等上还有一定的阻碍，而与大规模实现产氢这一目标还尚示，为贵金属 Pt、Ir 和 Ru 与其他过渡金属在地壳中的含化分解水领域中，贵金属催化剂含量稀少，而 Fe、Co富一些，因此研发制备以 Fe、Co、Ni 等过渡金属作为电、高催化活性的非贵金属催化剂，对提高电解水制氢的用成本等显得尤为重要。

1-3 HER 中电流密度对应于各种材料表面氢吸附自由能的关系[化剂阴极 HER 催化剂，阳极 OER 催化剂要更复杂、更具挑件下，稀薄的质子使 HER 动力学变得相对缓慢，从而导直接取决于阳极 OER 反应，而阳极 OER 过程通过氢氧根供质子。另一方面，OER 涉及一个四电子传递机制(4e-是一个复杂而缓慢的过程，在更大程度上影响电解池的整金属氧化物（IrO2/RuO2）在 OER 中扮演着非常重要的角高和稀有性阻碍了其在工业实际中的大规模应用[21]。幸氧化物、硫化物、硒化物等 OER 催化剂已经有了很多相好的催化性能[22-24]。2015 年，Gupta, Asha 等采用固态物了 Al 掺杂 LiNiO2复合材料，即 LiNi1-xAlxO2，在 1 M KO果表明当 x =0.2 时 LiNi1-xAlxO2催化剂表现出最好 OER 化剂相比LiNi1-xAlxO2也表现很好的稳定性[25]。2018年，W


本文编号：3007980