稀土磷酸盐调控磷化钼电催化剂的析氢性能机制研究

发布时间：2021-04-25 11:52

　　化石能源的急剧消耗和随之产生的环境问题迫使人类急需开发新型可再生能源。氢能具有导热性好、燃烧值高、能量密度大、可再生、储存方便等优点,被认为是未来最有前景替代化石能源的新能源之一。在众多制氢技术中,电解水制氢因其操作简便、产品纯度高、绿色无污染等优势,已成为近年来该领域的研究热点。然而,电解水制氢过程中阴极过高的析氢电位会导致电能消耗过大,且催化剂价格昂贵致使生产成本偏高。因此,开发有效、普适性的合成方法和新技术,制备高性能、低成本新型电解水制氢催化剂和电极材料、降低电解水阴电极的析氢过电位、提高电催化析氢活性和稳定性、降低生产成本和能耗是推动电解水制氢技术走向大规模应用的关键。本文开发了新颖可控构筑方法,成功构筑了系列稀土磷酸铈（CePO₄）修饰的MoP三维自支撑整体式电极材料,并对其物相、组成、结构、尺寸/形貌、三维构造、掺杂/修饰效应、表面电子结构和输运和电催化调控行为进行了系统研究,通过将稀土修饰、杂原子掺杂、碳层复合、稀土?过渡金属耦合等途径,实现了对MoP电极材料的电催化析氢性能的大幅提升,通过多种表征分析技术并结合理论计算,深入阐明了稀土CePO

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水制氢概述
        1.2.1 工作原理
        1.2.2 性能参数
        1.2.3 面临挑战
    1.3 常见的电化学析氢催化剂
        1.3.1 贵金属催化剂
        1.3.2 过渡金属基催化剂
        1.3.3 稀土基催化剂
    1.4 电化学析氢催化剂的调控策略
        1.4.1 碳基材料复合
        1.4.2 杂原子掺杂
        1.4.3 构建引入氧空位/缺陷
    1.5 本论文选题依据和研究内容
    参考文献
第二章 稀土CePO4修饰调控MoP电催化剂的析氢性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂和仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 材料的制备
3/CC前驱体的制备">        2.3.1 MoO₃/CC前驱体的制备
3/MoO₃/CC前驱体的制备">        2.3.2 Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驱体的制备
4/MoP/CC电催化剂的制备">        2.3.3 MoP/CC和 CePO₄/MoP/CC电催化剂的制备
4/MoP/CC电催化剂的氧化和还原处理">        2.3.4 CePO₄/MoP/CC电催化剂的氧化和还原处理
    2.4 材料表征与测试
        2.4.1 材料的表征
        2.4.2 电化学测试
        2.4.3 理论计算
    2.5 结果与讨论
4/MoP/CC电催化剂的设计制备">        2.5.1 CePO₄/MoP/CC电催化剂的设计制备
4/MoP/CC电催化剂的结构构造分析">        2.5.2 CePO₄/MoP/CC电催化剂的结构构造分析
4/MoP/CC电催化剂的电催化性能">        2.5.3 CePO₄/MoP/CC电催化剂的电催化性能
4/MoP/CC电催化剂表面特性">        2.5.4 CePO₄/MoP/CC电催化剂表面特性
3+/Ce⁴⁺可逆转变对CePO₄/MoP/CC电催化剂性能的影响">        2.5.5 Ce³⁺/Ce⁴⁺可逆转变对CePO₄/MoP/CC电催化剂性能的影响
4修饰调控MoP电催化性能的机理">        2.5.6 稀土CePO₄修饰调控MoP电催化性能的机理
    2.6 结论
    参考文献
4/MoP电催化剂的析氢性能研究">第三章 RuP协同催化增强CePO₄/MoP电催化剂的析氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂和仪器
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
    3.3 材料的制备
3/CC前驱体的制备">        3.3.1 MoO₃/CC前驱体的制备
3/MoO₃/CC前驱体的制备">        3.3.2 Ru-Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驱体的制备
4/MoP/CC电催化剂的制备">        3.3.3 RuP/CePO₄/MoP/CC电催化剂的制备
    3.4 材料表征与测试
        3.4.1 材料表征
        3.4.2 电化学测试
    3.5 结果与讨论
4/MoP/CC电催化剂的设计制备">        3.5.1 RuP/CePO₄/MoP/CC电催化剂的设计制备
4/MoP/CC电催化剂结构构造分析">        3.5.2 RuP/CePO₄/MoP/CC电催化剂结构构造分析
4/MoP/CC电催化剂的表面特性">        3.5.3 RuP/CePO₄/MoP/CC电催化剂的表面特性
4/MoP/CC电催化剂的电催化性能">        3.5.4 RuP/CePO₄/MoP/CC电催化剂的电催化性能
    3.6 结论
    参考文献
4/MoP电催化剂的析氢性能研究">第四章 氮掺杂碳层封装提升CePO₄/MoP电催化剂的析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂和仪器
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
    4.3 材料的制备
3/CC前驱体的制备">        4.3.1 MoO₃/CC前驱体的制备
3/MoO₃/CC前驱体的制备">        4.3.2 Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驱体的制备
3/MoO₃/CC和 PANI/MoO₃/CC前驱体的制备">        4.3.3 PANI/Ce（OH）₃/MoO₃/CC和 PANI/MoO₃/CC前驱体的制备
4/MoP/CC,CePO₄/MoP/CC,CN@MoP/CC和 MoP/CC电催化剂的制备">        4.3.4 CN@CePO₄/MoP/CC,CePO₄/MoP/CC,CN@MoP/CC和 MoP/CC电催化剂的制备
    4.4 材料表征与测试
        4.4.1 材料表征
        4.4.2 电化学测试
    4.5 结果与讨论
4/MoP/CC电催化剂的设计制备">        4.5.1 CN@CePO₄/MoP/CC电催化剂的设计制备
4/MoP/CC电催化剂的结构构造分析">        4.5.2 CN@CePO₄/MoP/CC电催化剂的结构构造分析
4/MoP/CC电催化剂的表面特性">        4.5.3 CN@CePO₄/MoP/CC电催化剂的表面特性
4/MoP/CC电催化剂的电催化性能">        4.5.4 CN@CePO₄/MoP/CC电催化剂的电催化性能
    4.6 结论
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress on earth abundant electrocatalysts for hydrogen evolution reaction（HER） in alkaline medium to achieve efficient water splitting–A review[J]. Jamesh Mohammed-Ibrahim,Xiaoming Sun.  Journal of Energy Chemistry. 2019(07)
[2]直接合成双掺杂N-MoP/N-CNT及其高效析氢催化性能（英文）[J]. 张俊涛,眭瑞,薛延荣,王兴栋,裴加景,梁鑫,庄仲滨.  Science China Materials. 2019(05)



本文编号：3159338