铁镍化合物纳米结构在水分解中的应用研究
发布时间：2021-05-05 22:10
本文研究旨在解决传统铁镍化合物在水分解中的电子传导率差,催化剂不稳定,活性位点难以暴露,新型结构的合成路线复杂等问题。本文介绍了水分解的理论,总结了前人的研究成果,分析了目前存在的问题;通过碳包覆、掺杂/复合以及设计多孔结构三个方面提升铁镍化合物在水分解中催化性能,并最终获得一种非常高效的铁镍氢氧化物双层纳米管阵列电解水催化剂;简化了传统的合成路线,合成了铁镍合金、氧化物和氢氧化物新型纳米结构;分析了催化剂的具体结构信息（如表面电子状态,形貌结构等）,探究这些结构表现出良好性能的具体原因;总结实验中的现象形成理论模型,通过计算解释理论的可靠性。具体内容分成四个方面:（1）为了解决氧化铁导电性差及在光催化中空穴扩散路径短等问题。通过在氧化铁中掺杂Ni原子,减小颗粒尺寸和表面包覆碳层三个方面提升氧化铁在（光）电催化水分解中的性能。本文在合成氧化铁过程中引入β-环糊精和Ni原子,减小氧化铁颗粒的尺寸到5 nm左右,在惰性气体氛围中高温煅烧成水分解催化剂。比较未掺杂Ni和未包覆碳的氧化铁发现,碳包覆的Ni掺杂氧化铁电催化析氧反应的过电位有明显降低（～100 mV）,光电流有明显提升（1.23 ...
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水分解的重要意义
1.2 水分解的理论介绍
1.2.1 电解水理论简介
1.2.2 光解水理论简介
1.3 水分解催化剂的研究进展
1.3.1 金属单质
1.3.2 金属化合物
1.3.3 非金属元素化合物
1.4 铁基催化剂的研究进展
1.4.1 光催化剂
1.4.2 电催化剂
1.5 铁镍化合物催化剂的研究进展
1.6 目前铁镍化合物在水分解应用中的问题
1.7 本文研究内容及创新之处
1.7.1 研究内容
1.7.2 创新之处
参考文献
第二章 碳包覆镍掺杂超细氧化铁纳米颗粒在水分解中的应用研究
2.1 前言
2.2 实验过程
2.2.1 β-CDs接枝的Ni掺杂氧化铁合成
2.2.2 催化剂表征
2.2.3 水分解测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 催化剂形貌结构和组分分析
2.3.2 电解水结果分析
2.3.3 水分解光电结果分析
2.4 本章小结
参考文献
第三章 碳笼限域铁镍纳米合金在电解水的应用
3.1 前言
3.2 实验过程
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 催化剂表征
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 样品形貌结构和组分分析
3.3.2 电解水结果分析
3.4 本章小结
参考文献
第四章 铁镍氢氧化物双层纳米管阵列在电解水中的应用
4.1 前言
4.2 实验过程
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 催化剂表征
4.2.3 电化学测试
4.2.4 DFT计算
4.2.5 X射线近边结构分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 FeNi-HDNAs结构和形貌分析
4.3.2 FeNi-HDNAs电催化OER分析
4.3.3 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2纳米管阵列形貌和结构分析
4.3.4 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2纳米管阵列电催化OER分析
4.3.5 催化机理分析
4.3.6 合成的催化剂催化HER研究
4.3.7 FeNi-HDNAs在全解水中的电催化研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 Fe_2O_3/ZnO纳米“电缆”阵列在水分解中的光电研究
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 催化剂制备
5.2.2 催化剂表征
5.2.3 光电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 催化剂形貌结构和组分分析
5.3.2 水分解光电结果分析
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录: 攻读博士期间发表论文和专利情况
一. 发表的学术论文
二. 申请的发明专利
致谢
本文编号：3170672
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水分解的重要意义
1.2 水分解的理论介绍
1.2.1 电解水理论简介
1.2.2 光解水理论简介
1.3 水分解催化剂的研究进展
1.3.1 金属单质
1.3.2 金属化合物
1.3.3 非金属元素化合物
1.4 铁基催化剂的研究进展
1.4.1 光催化剂
1.4.2 电催化剂
1.5 铁镍化合物催化剂的研究进展
1.6 目前铁镍化合物在水分解应用中的问题
1.7 本文研究内容及创新之处
1.7.1 研究内容
1.7.2 创新之处
参考文献
第二章 碳包覆镍掺杂超细氧化铁纳米颗粒在水分解中的应用研究
2.1 前言
2.2 实验过程
2.2.1 β-CDs接枝的Ni掺杂氧化铁合成
2.2.2 催化剂表征
2.2.3 水分解测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 催化剂形貌结构和组分分析
2.3.2 电解水结果分析
2.3.3 水分解光电结果分析
2.4 本章小结
参考文献
第三章 碳笼限域铁镍纳米合金在电解水的应用
3.1 前言
3.2 实验过程
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 催化剂表征
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 样品形貌结构和组分分析
3.3.2 电解水结果分析
3.4 本章小结
参考文献
第四章 铁镍氢氧化物双层纳米管阵列在电解水中的应用
4.1 前言
4.2 实验过程
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 催化剂表征
4.2.3 电化学测试
4.2.4 DFT计算
4.2.5 X射线近边结构分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 FeNi-HDNAs结构和形貌分析
4.3.2 FeNi-HDNAs电催化OER分析
4.3.3 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2纳米管阵列形貌和结构分析
4.3.4 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2纳米管阵列电催化OER分析
4.3.5 催化机理分析
4.3.6 合成的催化剂催化HER研究
4.3.7 FeNi-HDNAs在全解水中的电催化研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 Fe_2O_3/ZnO纳米“电缆”阵列在水分解中的光电研究
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 催化剂制备
5.2.2 催化剂表征
5.2.3 光电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 催化剂形貌结构和组分分析
5.3.2 水分解光电结果分析
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录: 攻读博士期间发表论文和专利情况
一. 发表的学术论文
二. 申请的发明专利
致谢
本文编号：3170672
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3170672.html
