电沉积制备过渡金属催化剂及其电催化分解水性能
发布时间：2021-05-26 16:06
电解水由两个半反应构成,分别是氧气析出反应（OER）和氢气析出反应（HER）。电解水过程中,电极会出现极化现象,导致需要的电压大幅增高,因此需要电催化剂来解决这一问题。过渡金属由于其储量丰富、价格低廉,作为OER/HER双功能电催化剂日益受到科学工作者们的关注。电沉积具有简单快捷、条件温和的优点,可以用于制备电催化剂。本文通过电流-时间法（Amperometici-t Curve）,电沉积制备了一系列具有多孔纳米结构的Ni、Fe双金属硒化物电催化剂NixFe1-xSe2/NF。这些催化剂在0.1 M KOH电解液中表现出良好的OER/HER双功能催化活性。其中,原料的Ni/Fe摩尔比为1:2时获得的样品NixFe1-xSe2/NF-1:2同时拥有最佳的OER和HER催化活性,电流密度为50 mA/cm2时的OER过电势η50为283 mV,相应的Tafel斜率为39.9mV·dec-1:电流密度为-10 mA/cm2时的HER过电势n-10为192 mV,相应的Tafel斜率为149.5 mV·dec-1。在以NixFe1-xSe2/NF-1:2为工作电极的双电极体系碱性电解池中,电流...
【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】：83 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 引言
1.2 电催化水分解的发展和现状
1.3 水分解析氧反应非贵金属电催化剂研究现状
1.3.1 过渡金属氧化物
1.3.2 过渡金属硫化物
1.3.3 过渡金属硒化物
1.3.4 过渡金属磷化物
1.3.5 其他
1.4 水分解析氢反应非贵金属电催化剂研究现状
1.4.1 金属硫化物
1.4.2 金属硒化物
1.4.3 金属磷化物
1.4.4 其他
1.5 过渡金属电解水催化剂的主要制备方法
1.6 论文的研究目的、内容与创新点
1.6.1 论文的研究目的
1.6.2 论文的内容
1.6.3 论文的创新点
第二章 实验与表征
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 过渡金属电解水催化剂的制备
2.2.1 过渡金属硒化物电催化剂的制备
2.2.2 过渡金属氧化物电催化剂的制备
2.3 催化剂的电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法(CV)
2.3.2 线性扫描伏安法(LSV)
2.3.3 交流阻抗法(EIS)
2.3.4 催化剂的稳定性测试
2.3.5 催化剂的水分解测试
2.3.6 过电势(η)、Tafel曲线、双电层电容(Cdl)的计算
2.4 催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射能谱(XRD)
2.4.2 透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)
2.4.3 拉曼光谱(Raman)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
第三章 过渡金属硒化物的制备及其性能研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 不同组成过渡金属硒化物催化活性结果与讨论
3.3.1 Fe-Se/NF、Co-Se/NF、Ni-Se/NF活性对比
3.4 Ni_xFe_(1-x)Se_2/NF催化活性结果与讨论
3.4.1 不同反应时间对催化活性的影响
3.4.2 不同反应电势对催化活性的影响
3.4.3 不同摩尔比例对催化活性的影响
3.4.4 金属投料总量对催化活性的影响
3.4.5 催化剂的其他电化学测试
3.5 Ni_xFe_(1-x)Se_2/NF-1:2的表征与分析
3.5.1 XRD结果
3.5.2 XPS结果
3.5.3 Raman结果
3.5.4 SEM、TEM及元素分布结果
3.6 本章小结
第四章 过渡金属氧化物的制备及其性能研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 Co_xMn_(1-x)O/NF/G催化活性结果与讨论
4.3.1 分段电流法(MS)对催化活性的影响
4.3.2 循环伏安法(CV)对催化活性的影响
4.3.3 计时电位法(CP)对催化活性的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
作者和导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解水析氢非铂催化剂的设计与发展[J]. 熊昆,高媛,周桂林. 中国有色金属学报. 2017(06)
[2]我国氢气行业的现状及发展趋势[J]. 周连元. 气体分离. 2015(03)
[3]我国新能源发展及应用探讨[J]. 吴新平. 电气时代. 2015(02)
[4]我国新能源战略的重大技术挑战及化解对策[J]. 罗来军,朱善利,邹宗宪. 数量经济技术经济研究. 2015(02)
博士论文
[1]铁系金属磷化物基功能纳米材料的可控制备及其性能研究[D]. 王纯德.中国科学技术大学 2017
[2]锂空气电池电极材料的制备和电化学性能研究[D]. 刘清朝.吉林大学 2015
硕士论文
[1]过渡金属磷化物的可控制备及其电解水催化性能的研究[D]. 李婉.北京化工大学 2017
[2]磷化物修饰碳纳米管海绵的制备及电解水制氢性能研究[D]. 王书英.郑州大学 2017
本文编号：3206659
【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】：83 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 引言
1.2 电催化水分解的发展和现状
1.3 水分解析氧反应非贵金属电催化剂研究现状
1.3.1 过渡金属氧化物
1.3.2 过渡金属硫化物
1.3.3 过渡金属硒化物
1.3.4 过渡金属磷化物
1.3.5 其他
1.4 水分解析氢反应非贵金属电催化剂研究现状
1.4.1 金属硫化物
1.4.2 金属硒化物
1.4.3 金属磷化物
1.4.4 其他
1.5 过渡金属电解水催化剂的主要制备方法
1.6 论文的研究目的、内容与创新点
1.6.1 论文的研究目的
1.6.2 论文的内容
1.6.3 论文的创新点
第二章 实验与表征
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 过渡金属电解水催化剂的制备
2.2.1 过渡金属硒化物电催化剂的制备
2.2.2 过渡金属氧化物电催化剂的制备
2.3 催化剂的电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法(CV)
2.3.2 线性扫描伏安法(LSV)
2.3.3 交流阻抗法(EIS)
2.3.4 催化剂的稳定性测试
2.3.5 催化剂的水分解测试
2.3.6 过电势(η)、Tafel曲线、双电层电容(Cdl)的计算
2.4 催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射能谱(XRD)
2.4.2 透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)
2.4.3 拉曼光谱(Raman)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
第三章 过渡金属硒化物的制备及其性能研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 不同组成过渡金属硒化物催化活性结果与讨论
3.3.1 Fe-Se/NF、Co-Se/NF、Ni-Se/NF活性对比
3.4 Ni_xFe_(1-x)Se_2/NF催化活性结果与讨论
3.4.1 不同反应时间对催化活性的影响
3.4.2 不同反应电势对催化活性的影响
3.4.3 不同摩尔比例对催化活性的影响
3.4.4 金属投料总量对催化活性的影响
3.4.5 催化剂的其他电化学测试
3.5 Ni_xFe_(1-x)Se_2/NF-1:2的表征与分析
3.5.1 XRD结果
3.5.2 XPS结果
3.5.3 Raman结果
3.5.4 SEM、TEM及元素分布结果
3.6 本章小结
第四章 过渡金属氧化物的制备及其性能研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 Co_xMn_(1-x)O/NF/G催化活性结果与讨论
4.3.1 分段电流法(MS)对催化活性的影响
4.3.2 循环伏安法(CV)对催化活性的影响
4.3.3 计时电位法(CP)对催化活性的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
作者和导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解水析氢非铂催化剂的设计与发展[J]. 熊昆,高媛,周桂林. 中国有色金属学报. 2017(06)
[2]我国氢气行业的现状及发展趋势[J]. 周连元. 气体分离. 2015(03)
[3]我国新能源发展及应用探讨[J]. 吴新平. 电气时代. 2015(02)
[4]我国新能源战略的重大技术挑战及化解对策[J]. 罗来军,朱善利,邹宗宪. 数量经济技术经济研究. 2015(02)
博士论文
[1]铁系金属磷化物基功能纳米材料的可控制备及其性能研究[D]. 王纯德.中国科学技术大学 2017
[2]锂空气电池电极材料的制备和电化学性能研究[D]. 刘清朝.吉林大学 2015
硕士论文
[1]过渡金属磷化物的可控制备及其电解水催化性能的研究[D]. 李婉.北京化工大学 2017
[2]磷化物修饰碳纳米管海绵的制备及电解水制氢性能研究[D]. 王书英.郑州大学 2017
本文编号：3206659
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3206659.html
