多孔镍基复合电极材料的制备及催化性能研究

发布时间：2021-05-21 10:28

　　随着化石燃料的日渐枯竭,如何高效率、低能耗的制取氢气成为了研究热点。目前,制备氢气的方法主要有化石燃料制氢,微生物制氢,光催化析氢,电解水制氢等。其中碱性电解水是大规模制取氢气的有效途径。制约电解水成本和制氢效率的关键是高析氢活性阴极电极的开发。高析氢活性阴极电极应具备以下两个必要条件:一是具有较大的活性比表面积,使电极表面的真实电流密度降低,从而降低析氢过电位;二是具有高的电极自身活性,氢离子的吸附过程和氢气的脱附过程都更容易发生。采用电沉积方式,以多孔镍为基体,依托多孔镍高孔隙,高比表面积的特点,采用硬模板法,制备了多孔Ni-Sn/MoS₂析氢电极。研究了Ni-Sn/MoS₂镀层沉积速率、表面形貌及析氢性能的影响。制备的多孔Ni-Sn/MoS₂电极保留了多孔镍的多孔结构,与传统平板镍电极相比,具有更大的比表面积,具备良好的析氢性能。采用极化曲线,Tafel曲线,电化学阻抗谱等电化学方法,研究了多孔Ni-Sn/MoS₂在1 M NaOH溶液中的析氢电化学行为。结果显示,析氢性能最优的镀液配方为:M... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 氢气的制备方法
        1.1.1 化石燃料制氢
        1.1.2 生物能源制氢
        1.1.3 电解水制氢
    1.2 析氢电极材料研究进展
        1.2.1 合金电极材料
        1.2.2 多孔电极材料
    1.3 多孔材料的制备方法
        1.3.1 溶出法
        1.3.2 氢气泡模板法
        1.3.3 硬模板法
    1.4 电沉积锡研究进展
    1.5 镍基复合电沉积研究进展
    1.6 复合电沉积机理研究现状
    1.7 本课题研究内容及意义
第2章 实验部分
    2.1 实验材料及设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 预处理
        2.2.2 电沉积工艺试验
    2.3 测试方法
        2.3.1 镀层沉积速率
        2.3.2 镀层外观和表面形貌
        2.3.3 镀层表面粗糙度
        2.3.4 电沉积机理
        2.3.5 析氢性能测试
第3章 多孔Ni-Sn/MoS_2电极的制备及析氢性能研究
    3.1 柠檬酸钠浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.1.1 柠檬酸钠浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.1.2 柠檬酸钠浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.2 Sn离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.2.1 Sn离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.2.2 Sn离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.3 Ni离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.3.1 Ni离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.3.2 Ni离子浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.4 MoS_2微粒浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.4.1 MoS_2微粒浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.4.2 MoS_2微粒浓度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.5 pH对 Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.5.1 pH对 Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.5.2 pH对 Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.6 电流密度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.6.1 电流密度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.6.2 电流密度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.7 温度对Ni-Sn/MoS_2复合电极的影响
        3.7.1 温度对Ni-Sn/MoS_2复合电极沉积速率的影响
        3.7.2 温度对Ni-Sn/MoS_2复合电极析氢性能的影响
    3.8 最佳工艺条件下Ni-Sn/MoS_2性能表征
        3.8.1 扫描电镜形貌分析
        3.8.2 三维显微形貌及粗糙度分析
        3.8.3 镀层成分分析
        3.8.4 析氢稳定性分析
        3.8.5 析氢机理
    3.9 本章小结
第4章 Ni-Sn/MoS_2复合电沉积行为
    4.1 单元金属电沉积行为研究
        4.1.1 极化曲线分析
        4.1.2 循环伏安曲线分析
    4.2 Sn-Ni二元合金电沉积行为研究
        4.2.1 极化曲线分析
        4.2.2 循环伏安曲线分析
        4.2.3 电化学阻抗谱分析
        4.2.4 计时电流曲线分析
    4.3 Ni-Sn/MoS_2复合镀层电沉积行为研究
        4.3.1 极化曲线分析
        4.3.2 循环伏安曲线分析
        4.3.3 电化学阻抗谱分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[2]基于形貌调控的新型金属基纳米多孔催化剂的设计及其二氧化碳电化学还原的研究[D]. 夏峥.浙江大学 2018
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硕士论文
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[2]电沉积铜基电接触触头复合镀层的工艺及性能研究[D]. 李广宇.贵州大学 2009



本文编号：3199546