钼基化合物的制备及其电解水催化性能研究

发布时间：2021-04-12 07:32

　　氢气是一种清洁、无污染的能源物质,具有广阔的发展前景。电化学催化水分解是制备高纯氢气的理想的途径之一,水分解反应包括阴极的析氢反应和阳极的析氧反应,而水分解的整体效率取决于电极反应所使用的催化剂。目前,铂（Pt）基催化剂表现出最高的析氢反应催化活性,但Pt金属的储量稀少、价格昂贵,其产业化应用极为不现实。同时,析氧反应是四电子转移过程,反应能垒高,反应动力学缓慢,严重阻碍了水分解反应的速率。Ir/Ru基氧化物对析氧反应具有较高的催化活性,但这催化剂在电化学过程中易被腐蚀的问题限制了其广泛应用。因此,开发价格低廉、性能优异的电催化剂是氢能源生产领域当前的研究热点。钼基化合物储量丰富、价格低廉,在电解水反应中表现出了优异的催化性能,越来越受到研究者的关注。其中,二氧化钼（Mo02）作为一种宽禁带半导体氧化物,具有电阻率低、pH适用范围宽等特点,是一种性能优异的电化学反应催化剂材料。另外,双金属氧化物对氧中间体具有适宜的吉布斯吸附自由能,其析氧反应催化性能往往优于单金属化合物。根据上述研究背景,本论文通过微观结构设计和组分调控,制备了聚吡咯包覆一维氮掺杂二氧化钼（PPy@N-MoO2）纳米棒... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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图１－２酸性介质（左）和碱性介质（右）中，电极催化剂上析氢反应催化机理［１Ｑ］

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?山东大学硕士学位论文???解水反应的效率，因此探究析氧反应机理，对于开发高效的析氧反应催化剂十分??重要。??ＯＥＲ反应机理如图１－４?（ａ）所示，活性位点先与Ｈ２０作用生成中间产物??Ｍ－ＯＨ，之后Ｍ－ＯＨ与０Ｈ－结合形成Ｍ０分子，然后在形成〇２的过程中存在两??种不同的途径，即其一是两个Ｍ０分子结合，形成了?０２和Ｍ（如虚线所示）；另??一种途径则会有中间产物的形成，Ｍ０继续与Ｈ２０作用生成ＭＯＯＨ，再释放０２（如??实线所示）［１３］。ＯＥＲ比ＨＥＲ过程复杂，整个反应涉及到Ｈ０＊、０＊和Ｈ００＊等反??应中间体，每步催化反应能垒的叠加导致减慢催化反应动力学。??〇２＋Ｈ２〇?＋?ｒ?ＯＨ＊??〇?ｎ??〇Ｈ＾７?ｔ??Ｍ－ＯＯＨ?■?＾?Ｍ－ＯＨ??ｃ?／??ＯＨ?Ｈ２０?＋?ｆ??图１－４电催化析氧反应机理〖１３】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｏｘｙｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ＾１３１．??１．３电极催化剂研究进展??１．３．１钼基析氢反应催化剂??５??


本文编号：3132906