过渡元素及生物质碳基电催化剂的可控制备及其电催化性能的研究
发布时间：2021-03-03 11:27
氢能由于燃烧值高、易于储存和运输、无污染,被认为是替代传统能源和解决环境问题的最佳选择之一。电解水制氢被认为是将可再生资源转换为氢能的最有效的方法。贵金属基催化剂的催化活性最高,但是其价格昂贵、储量少、稳定性差,大规模使用受限。因此,研究开发价格低廉、高效的非贵金属基催化剂受到了科研工作者的重点关注。生物质碳材料由于来源广泛、可控的化学组成和结构,在能源领域有着广泛的应用。本文结合过渡元素和生物质碳基材料廉价易得、储量丰富、电子结构可控等优势,利用磷化、硫化、磷酸化等特殊的化学改性技术,制备出具有高催化活性和稳定性的过渡元素-生物质碳基电催化材料。所取得的主要研究结果如下:（1）本研究利用溶剂热、预氧化和低温磷化技术可控合成了二元钴镍过渡金属磷化物电催化剂（CoxNiyP）,并研究了该系列催化剂的电催化性能。结果表明,有机无机杂化的纳米片催化剂CoxNiyP在较宽的pH范围（014）内有优异的氢气析出反应（HER）活性以及接近于商业RuO2的氧气析出反应（...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氢气的制备方法
1.2.1 化石燃料制氢
1.2.2 光催化制氢
1.2.3 生物制氢
1.2.4 电解水制氢
1.3 电解水制氢的基本原理
1.4 电解水制氢催化剂的研究现状
1.4.1 贵金属基催化剂
1.4.2 过渡金属基催化剂
1.4.2.1 过渡金属硫化物
1.4.2.2 过渡金属磷化物
1.4.2.3 过渡金属氮化物
1.4.2.4 过渡金属碳化物
1.4.3 杂原子掺杂碳基催化剂
1.4.3.1 氮原子掺杂碳基催化剂
1.4.3.2 多元素掺杂碳基催化剂
1.4.4 过渡元素和生物质碳基催化剂
1.4.5 多功能电催化剂
1.5 研究的意义及内容
第二章 有机无机杂化纳米片的可控合成及其电化学性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 钴镍纳米片前驱体的合成
2.2.3 磷化钴镍纳米片催化剂的制备
2.2.4 催化剂的结构表征
2.2.5 电化学性能测试
2.2.6 第一性原理计算
2.3 结果与讨论
2.3.1 磷化钴镍纳米片的结构和形貌表征
2.3.2 催化剂的电化学析氢性能的研究
2.3.3 催化剂的电催化析氧性能的研究
2.3.4 催化剂析氢机理的理论计算
2.4 本章小结
第三章 硒化钴/钴钼氧化物复合电催化剂的制备及其电催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品和试剂
3.2.2 实验仪器
2/DETA纳米带的制备"> 3.2.3 CoSe2/DETA纳米带的制备
2/CoMoO4和O@CoSe2/CoMoO4电催化剂的制备"> 3.2.4 S@CoSe2/CoMoO4和O@CoSe2/CoMoO4电催化剂的制备
3.2.5 样品的表征
3.2.6 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构和形貌表征
2/CoMoO4的HER电催化性能的研究"> 3.3.2 催化剂S@CoSe2/CoMoO4的HER电催化性能的研究
2/CoMoO4的OER电催化性能的研究"> 3.3.3 催化剂O@CoSe2/CoMoO4的OER电催化性能的研究
3.4 本章小结
第四章 缺陷工程化的二硫化钼锚定在多孔碳双功能电催化剂的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 氧化石墨烯（GO）的制备
4.2.3 功能化多孔碳（FPC）的制备
x-MoS2@FPC）的制备"> 4.2.4 多孔碳担载缺陷工程化的二硫化钼（Px-MoS2@FPC）的制备
x-MoS2@FPC的结构表征"> 4.2.5 催化剂Px-MoS2@FPC的结构表征
4.2.6 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
x-MoS2@FPC的结构与形貌分析"> 4.3.1 催化剂Px-MoS2@FPC的结构与形貌分析
x-MoS2@FPC的电催化析氢性能的研究"> 4.3.2 催化剂Px-MoS2@FPC的电催化析氢性能的研究
x-MoS2@FPC的氧还原性能的研究"> 4.3.3 催化剂Px-MoS2@FPC的氧还原性能的研究
4.4 本章小结
第五章 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 磷酸化壳聚糖的制备
5.2.3 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备
5.2.4 结构表征
5.2.5 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 钴氮磷掺杂多孔碳的结构与形貌分析
5.3.2 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的HER性能研究
5.3.3 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的ORR性能研究
5.4 本章小结
本文创新点
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3061183
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氢气的制备方法
1.2.1 化石燃料制氢
1.2.2 光催化制氢
1.2.3 生物制氢
1.2.4 电解水制氢
1.3 电解水制氢的基本原理
1.4 电解水制氢催化剂的研究现状
1.4.1 贵金属基催化剂
1.4.2 过渡金属基催化剂
1.4.2.1 过渡金属硫化物
1.4.2.2 过渡金属磷化物
1.4.2.3 过渡金属氮化物
1.4.2.4 过渡金属碳化物
1.4.3 杂原子掺杂碳基催化剂
1.4.3.1 氮原子掺杂碳基催化剂
1.4.3.2 多元素掺杂碳基催化剂
1.4.4 过渡元素和生物质碳基催化剂
1.4.5 多功能电催化剂
1.5 研究的意义及内容
第二章 有机无机杂化纳米片的可控合成及其电化学性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 钴镍纳米片前驱体的合成
2.2.3 磷化钴镍纳米片催化剂的制备
2.2.4 催化剂的结构表征
2.2.5 电化学性能测试
2.2.6 第一性原理计算
2.3 结果与讨论
2.3.1 磷化钴镍纳米片的结构和形貌表征
2.3.2 催化剂的电化学析氢性能的研究
2.3.3 催化剂的电催化析氧性能的研究
2.3.4 催化剂析氢机理的理论计算
2.4 本章小结
第三章 硒化钴/钴钼氧化物复合电催化剂的制备及其电催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品和试剂
3.2.2 实验仪器
2/DETA纳米带的制备"> 3.2.3 CoSe2/DETA纳米带的制备
2/CoMoO4和O@CoSe2/CoMoO4电催化剂的制备"> 3.2.4 S@CoSe2/CoMoO4和O@CoSe2/CoMoO4电催化剂的制备
3.2.5 样品的表征
3.2.6 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构和形貌表征
2/CoMoO4的HER电催化性能的研究"> 3.3.2 催化剂S@CoSe2/CoMoO4的HER电催化性能的研究
2/CoMoO4的OER电催化性能的研究"> 3.3.3 催化剂O@CoSe2/CoMoO4的OER电催化性能的研究
3.4 本章小结
第四章 缺陷工程化的二硫化钼锚定在多孔碳双功能电催化剂的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 氧化石墨烯（GO）的制备
4.2.3 功能化多孔碳（FPC）的制备
x-MoS2@FPC）的制备"> 4.2.4 多孔碳担载缺陷工程化的二硫化钼（Px-MoS2@FPC）的制备
x-MoS2@FPC的结构表征"> 4.2.5 催化剂Px-MoS2@FPC的结构表征
4.2.6 电化学性能测试
4.3 结果与讨论
x-MoS2@FPC的结构与形貌分析"> 4.3.1 催化剂Px-MoS2@FPC的结构与形貌分析
x-MoS2@FPC的电催化析氢性能的研究"> 4.3.2 催化剂Px-MoS2@FPC的电催化析氢性能的研究
x-MoS2@FPC的氧还原性能的研究"> 4.3.3 催化剂Px-MoS2@FPC的氧还原性能的研究
4.4 本章小结
第五章 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 磷酸化壳聚糖的制备
5.2.3 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备
5.2.4 结构表征
5.2.5 电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 钴氮磷掺杂多孔碳的结构与形貌分析
5.3.2 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的HER性能研究
5.3.3 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的ORR性能研究
5.4 本章小结
本文创新点
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3061183
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