纳米碳片负载Co掺杂ZnS在电催化析氢中的应用
发布时间：2021-02-02 03:52
由于全球经济发展突飞猛进和人口基数日益庞大,能源的可持续性对人类的生活和社会的发展至关重要。氢能作为一种清洁、可存储、可再生的绿色能源受到人们的重视。电解水制氢气是一种绿色、可持续发展的产氢方式,但是这一过程需要高效的电催化剂来降低析氢过电势和提高析氢效率。目前,Pt及Pt基贵金属材料被认为是最有效的析氢电催化剂,然而,由于Pt资源的地球存储量少、价格昂贵且耐酸碱性差,阻碍了Pt在实际生产中的运用。因此,开发一种可以替代Pt的廉价、稳定且高效的非贵金属电催化剂对电解水制氢领域有着十分重要的意义。金属硫化物由于电催化活性高、价格低廉、地球储量高等优点,而成为可以替代Pt类催化剂的热点材料。而ZnS由于易制备、储量丰富、具有独特的光电效应,在催化领域表现出较大的应用潜力。然而由于Zn-H的结合能较弱,H原子不能稳定地吸附在ZnS表面,降低了电催化析氢反应速率,从而限制了其在电催化析氢中的应用。在本论文中,我们通过对ZnS进行Co原子掺杂,调节ZnS的电子特性和表面结构,进一步对其进行形貌结构调控,并对它们的电催化析氢性能进行测试分析。本文主要从以下方面进行研究:（1）采用不同硫化方式,探究...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 氢能源概述
1.3 电催化析氢概述
1.4 过渡金属化合物析氢催化剂简介
1.4.1 金属氮化物
1.4.2 金属磷化物
1.4.3 金属碳化物
1.4.4 金属硫化物
1.5 ZNS的制备及其应用
1.5.1 ZnS物相结构
1.5.2 ZnS的性质与应用
1.5.3 ZnS的制备
1.6 本论文选题背景和研究内容
1.6.1 选题背景
1.6.2 研究内容
第2章 实验及分析测试方法
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器和设备
2.2 材料结构表征
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 X射线光电子能谱（XPS）
2.2.5 热重质谱联用（TG-MS）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 工作电极的制备
2.3.2 电化学性能测试
第3章 纳米碳片负载Co掺杂ZnS的制备及电催化析氢性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 样品的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 ZnS结晶度对Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能的影响
3.3.2 纳米碳片的形貌结构对Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能的影响
3.4 本章小结
第4章 纳米碳片负载Co掺杂ZnS样品的Co含量调控及电催化析氢性能研究..
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 样品的制备
4.2.3 DFT理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同Co含量对纳米碳片Co掺杂ZnS样品形貌与结构分析
4.3.2 不同Co含量对纳米碳片Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能影响
4.3.3 纳米碳片Co掺杂ZnS样品Co/Zn（1/10）-S-C的 DFT理论计算
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 论文结论
5.2 本论文创新之处
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解水析氢非铂催化剂的设计与发展[J]. 熊昆,高媛,周桂林. 中国有色金属学报. 2017(06)
[2]异质结ZnO/ZnS纳米线的制备及其光电性能的研究[J]. 贺彩花,秦冬冬,王秋红,权晶晶,卢小泉. 广东化工. 2017(08)
[3]退火对硫化方法制备ZnS薄膜特性的影响[J]. 张仁刚,卓雯,王玉华,彭顺金,陈克亮,徐千山. 人工晶体学报. 2013(06)
[4]重油制氢的新方法[J]. 靳爱民. 石油炼制与化工. 2013(04)
[5]甲醇裂解制氢技术应用[J]. 王锡波,韩晓玲,赵欣,成光明. 山东化工. 2013(03)
[6]烃类蒸汽转化制氢工艺发展综述[J]. 王建华,王昊,余汉涛,姜建波. 齐鲁石油化工. 2011(04)
[7]ZnS光催化剂对不同偶氮类染料光降解的光催化性能的比较[J]. 邓玲娟,黄方千,高丰琴,杨阳,杨改秀,陆天虹. 应用化学. 2010(06)
[8]超重力法制备纳米硫化锌[J]. 李亚玲,王玉红,陈建峰,甄崇礼. 无机材料学报. 2003(06)
[9]硫化锌性质、用途及制备方法概述[J]. 王敦青,焦秀玲,陈代荣. 山东化工. 2003(02)
[10]室温固相合成纳米ZnS及其气敏性能研究[J]. 牛新书,刘艳丽,徐甲强. 无机材料学报. 2002(04)
博士论文
[1]三核金属烷基化合物及氢化物协同活化化学键反应机理的理论研究[D]. 罗根.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]二硫化钼/碳复合纳米材料的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 刘云.中国科学技术大学 2016
本文编号：3013997
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 氢能源概述
1.3 电催化析氢概述
1.4 过渡金属化合物析氢催化剂简介
1.4.1 金属氮化物
1.4.2 金属磷化物
1.4.3 金属碳化物
1.4.4 金属硫化物
1.5 ZNS的制备及其应用
1.5.1 ZnS物相结构
1.5.2 ZnS的性质与应用
1.5.3 ZnS的制备
1.6 本论文选题背景和研究内容
1.6.1 选题背景
1.6.2 研究内容
第2章 实验及分析测试方法
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器和设备
2.2 材料结构表征
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 X射线光电子能谱（XPS）
2.2.5 热重质谱联用（TG-MS）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 工作电极的制备
2.3.2 电化学性能测试
第3章 纳米碳片负载Co掺杂ZnS的制备及电催化析氢性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 样品的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 ZnS结晶度对Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能的影响
3.3.2 纳米碳片的形貌结构对Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能的影响
3.4 本章小结
第4章 纳米碳片负载Co掺杂ZnS样品的Co含量调控及电催化析氢性能研究..
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 样品的制备
4.2.3 DFT理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同Co含量对纳米碳片Co掺杂ZnS样品形貌与结构分析
4.3.2 不同Co含量对纳米碳片Co掺杂ZnS样品电催化析氢性能影响
4.3.3 纳米碳片Co掺杂ZnS样品Co/Zn（1/10）-S-C的 DFT理论计算
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 论文结论
5.2 本论文创新之处
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解水析氢非铂催化剂的设计与发展[J]. 熊昆,高媛,周桂林. 中国有色金属学报. 2017(06)
[2]异质结ZnO/ZnS纳米线的制备及其光电性能的研究[J]. 贺彩花,秦冬冬,王秋红,权晶晶,卢小泉. 广东化工. 2017(08)
[3]退火对硫化方法制备ZnS薄膜特性的影响[J]. 张仁刚,卓雯,王玉华,彭顺金,陈克亮,徐千山. 人工晶体学报. 2013(06)
[4]重油制氢的新方法[J]. 靳爱民. 石油炼制与化工. 2013(04)
[5]甲醇裂解制氢技术应用[J]. 王锡波,韩晓玲,赵欣,成光明. 山东化工. 2013(03)
[6]烃类蒸汽转化制氢工艺发展综述[J]. 王建华,王昊,余汉涛,姜建波. 齐鲁石油化工. 2011(04)
[7]ZnS光催化剂对不同偶氮类染料光降解的光催化性能的比较[J]. 邓玲娟,黄方千,高丰琴,杨阳,杨改秀,陆天虹. 应用化学. 2010(06)
[8]超重力法制备纳米硫化锌[J]. 李亚玲,王玉红,陈建峰,甄崇礼. 无机材料学报. 2003(06)
[9]硫化锌性质、用途及制备方法概述[J]. 王敦青,焦秀玲,陈代荣. 山东化工. 2003(02)
[10]室温固相合成纳米ZnS及其气敏性能研究[J]. 牛新书,刘艳丽,徐甲强. 无机材料学报. 2002(04)
博士论文
[1]三核金属烷基化合物及氢化物协同活化化学键反应机理的理论研究[D]. 罗根.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]二硫化钼/碳复合纳米材料的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 刘云.中国科学技术大学 2016
本文编号：3013997
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