Ir基合金复合电催化剂的制备及其析氢性能研究
发布时间：2021-05-09 03:01
全球不可再生能源的消耗和随之而来的环境问题迫切需要开发和利用新型可持续发展的清洁能源。在诸多类型新型能源中,氢能由于其能量密度高、来源范围广、产物清洁无污染等优点,有望成为传统化石燃料的替代品。目前大部分的氢气是通过石油和天然气的重整过程制得,传统制氢方法不仅造成化石能源的大量消耗,而且会引起环境的污染。电解水产氢（HER）方法因其产氢纯度高和能量利用率高在各种氢气制备方法中备受关注。贵金属因其超低的过电势和较高的电流密度,被认为是最佳析氢电催化剂;然而,贵金属的成本高、储量低等特点限制了电催化制氢的大规模应用。目前,HER电催化剂的研究工作虽然集中在过渡金属基化合物方面,但是其电催化性能仍然不能和贵金属催化剂相媲美。将贵金属和过渡金属合金化或许会成为一种降低成本同时提升性能的有效方式;同时,将合金活性物质与杂原子掺杂的碳材料形成复合材料能够提高催化剂的活性和稳定性。本论文以类水滑石及插层的类水滑石材料为前驱体,经过碳化过程,制备出两种碳结构包覆的贵金属-过渡金属合金化合物（Ir-NiCo/N,S-C和IrCo/NC）,并研究了其用作HER催化剂的电催化性能。主要研究内容如下:1.Ir...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电解水制氢
1.2.1 电解水制氢原理
1.2.2 电解水制氢电极催化剂材料研究进展
1.3 贵金属-过渡金属合金化合物
1.3.1 贵金属-过渡金属合金的概述
1.3.2 贵金属-过渡金属合金的合成
1.3.3 贵金属-过渡金属合金在析氢反应中的应用
1.4 存在问题及提高催化剂活性的调控策略
1.4.1 存在问题
1.4.2 提高催化剂活性的调控策略
1.5 层状双金属氢氧化物
1.5.1 水滑石的结构与组成
1.5.2 水滑石的性质
1.5.3 水滑石的制备
1.5.4 层状双氢氧化物材料在析氢反应催化剂中的应用
1.6 本论文的选题意义及主要研究内容
1.6.1 本论文的选题意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 表征测试
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 拉曼光谱(Raman spectra)
2.2.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.6 比表面积以及孔结构分析(BET)
2.2.7 等离子发射光谱仪(ICP-ES)
2.3 催化剂性能表征
2.3.1 电极制备
2.3.2 性能测试
第三章 3D花球骨架碳负载IrNiCo合金纳米复合材料的制备及析氢催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验制备
3.2.1 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2前驱体的制备
3.2.2 Ir-NiCo/N,S-C纳米材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ir-NiCo/N,S-C的制备流程
3.3.2 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2类水滑石前驱体的结构与形貌表征
3.3.3 Ir-NiCo/N,S-C的结构与形貌表征
3.3.4 Ir-NiCo/N,S-C纳米复合材料的电催化性能表征
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂碳负载IrCo合金电催化剂的制备及其析氢性能研究
4.1 引言
4.2 实验制备
4.2.1 g-C_3N_4前体的制备
4.2.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驱体的制备
4.2.3 IrCo/NC纳米材料的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 IrCo/NC复合物的制备过程示意图
4.3.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驱体的结构与形貌表征
4.3.3 IrCo/NC的结构与形貌表征
4.3.4 IrCo/NC纳米复合材料的电催化性能表征
4.4 本章小结
第五章 结论
论文创新点
参考文献
研究成果及发表论文
致谢
作者和导师简介
附件
本文编号：3176487
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电解水制氢
1.2.1 电解水制氢原理
1.2.2 电解水制氢电极催化剂材料研究进展
1.3 贵金属-过渡金属合金化合物
1.3.1 贵金属-过渡金属合金的概述
1.3.2 贵金属-过渡金属合金的合成
1.3.3 贵金属-过渡金属合金在析氢反应中的应用
1.4 存在问题及提高催化剂活性的调控策略
1.4.1 存在问题
1.4.2 提高催化剂活性的调控策略
1.5 层状双金属氢氧化物
1.5.1 水滑石的结构与组成
1.5.2 水滑石的性质
1.5.3 水滑石的制备
1.5.4 层状双氢氧化物材料在析氢反应催化剂中的应用
1.6 本论文的选题意义及主要研究内容
1.6.1 本论文的选题意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 表征测试
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 拉曼光谱(Raman spectra)
2.2.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.6 比表面积以及孔结构分析(BET)
2.2.7 等离子发射光谱仪(ICP-ES)
2.3 催化剂性能表征
2.3.1 电极制备
2.3.2 性能测试
第三章 3D花球骨架碳负载IrNiCo合金纳米复合材料的制备及析氢催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验制备
3.2.1 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2前驱体的制备
3.2.2 Ir-NiCo/N,S-C纳米材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ir-NiCo/N,S-C的制备流程
3.3.2 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2类水滑石前驱体的结构与形貌表征
3.3.3 Ir-NiCo/N,S-C的结构与形貌表征
3.3.4 Ir-NiCo/N,S-C纳米复合材料的电催化性能表征
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂碳负载IrCo合金电催化剂的制备及其析氢性能研究
4.1 引言
4.2 实验制备
4.2.1 g-C_3N_4前体的制备
4.2.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驱体的制备
4.2.3 IrCo/NC纳米材料的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 IrCo/NC复合物的制备过程示意图
4.3.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驱体的结构与形貌表征
4.3.3 IrCo/NC的结构与形貌表征
4.3.4 IrCo/NC纳米复合材料的电催化性能表征
4.4 本章小结
第五章 结论
论文创新点
参考文献
研究成果及发表论文
致谢
作者和导师简介
附件
本文编号：3176487
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