钴基纳米片电解水制氢催化性能研究
发布时间：2021-06-30 21:40
二维纳米片材料由于超高的比表面积,优异的导电性和特殊的表面不饱和原子等优点,使其在储能和能量转换等领域有着极高的应用前景。但是,二维纳米片材料仍存在着传质慢和易堆叠问题。与此同时,目前二维多孔纳米片材料大多通过刻蚀或高温煅烧的方法制备,操作过程十分复杂且不具有普适性。鉴于此,我们发展了一种简单的氰胶-硼氢化钠法高效制备多孔钴基纳米片材料。在本论文中,我们主要制备得到超薄多孔Co3O4纳米片,泡沫镍负载Fe掺杂多孔Co3O4纳米片以及泡沫镍负载Fe掺杂CoP纳米片三种钴基纳米片材料,并对它们的水电解催化性能进行研究分析。主要研究内容包括:1.超薄多孔Co3O4纳米片（Co-UNMs）的制备及析氧性能研究。采用简单的氰胶-硼氢化钠法,以CoCl2/K3Co（CN）6氰胶为反应前驱体,在硼氢化钠水溶液中成功制得超薄多孔Co3O4纳米片。原子力显微镜测试结果表明片的厚度仅为1.5 nm,此外,高分辨透射电镜显示片上均匀分布着大量的纳米孔。同时,电催化测试结果表明该纳米片在碱性介质中的析氧反应（OER）过电势为307 mV,稳定性和活性都优于商业化RuO2催化剂。2.泡沫镍负载Fe掺杂多孔Co3...
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２溶剂热法合成ＣｏＳ／ＣＣ的示意图［２２】》??－－
第１章绪论??生化传感器，太阳能电池，光电器件，催化剂等领域己引起研宄者们广泛的关??注。??图１－４不同类型二维片层纳米材料的示意图［４６】。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｕｌｔｒａｔｈｉｎ?２Ｄ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，?ｓｕｃｈ?ａｓ??ＴＭＤｓ，?ｈ－ＢＮ，?ｇｒａｐｈｅｎｅ，?ＭＯＦｓ，?ＭＸｅｎｅｓ，?ＣＯＦｓ，?ＬＤＨｓ，?ｍｅｔａｌｓ，?ｏｘｉｄｅｓ?ａｎｄ?ＢＰ１４６１．??１．３．２二维片层材料制备方法??在二维片层材料优异的性能和广阔的应用前景的推动下，人们致力于探索制??备二维纳米材料的各种合成策略。许多可行的合成方法已经发展起来，大致归类??为自上而下和自下而上法。自上而下法是指通过物理手段破坏多层材料层与层之??间的力并将其剥离开而成为单层的方法。自下而上法则是指在特定的实验条件??下，直接生长合成该材料的方法。目前为止，二维片层材料常用的制备方法有机??械剥离法，液相剥离法，湿化学合成法，化学气相沉积法，离子插层剥离法等。??１．３．２．１机械剥离法??机械剥离法是最早也是最典型用于制备二维片层材料的物理方法。简单来??说，就是通过施加一定的外力将原料层与层之间的范德华力给破坏掉，进而直接??将二维片层材料撕拉下来。早在２００４年，Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ！等研究工作者利用机械剥离??法成功地从高定向热解石墨片上剥离得到高质量的单层石墨烯［４７］。机械剥离石墨??５??
些缺点，例如不能控制二维片层材料的尺寸，不能大量制备，成本高??产量低，因此该制备方法不能满足工业需求，无法实现量化生产。??１．３．２．２液相剥离法??液相剥离法是化学剥离法中的一种，是将多层材料放入到有机溶剂中，通过??微波，超声波等手段将材料分散实现剥离，进而得到二维薄片。Ｃｏｌｅｍａｎ等研究??者发现如?Ｍ０Ｓ２、ＷＳ２、ＭｏＳｅ２、ＭｏＴｅ２、ＴａＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ＮｉＴｅ２、ＢＮ?和?Ｂｉ２Ｔｅ３?这??样的层状化合物都可以有效地分散在溶剂中，并通过超声剥离形成薄膜，如图１－??５所示，透射电子显微镜显示材料被剥离成单层［４８］。此外，研究发现液相剥离法??也适用于相似层状结构材料，例如高定向热裂解石墨，人造石墨以及热膨胀石墨??等都可以根据液相剥离法来制备得到二维石墨烯［４９］。??■??，．＼一??图１－５液相剥离法制备得到的氮化硼，二硫化钼以及二硫化钨的透射电镜图??Ｆｉｇ．?１－５?（Ａ－Ｃ）?Ｌｏｗ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ，?（Ｄ－Ｆ）?Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｆｌａｋｅｓ?ｏｆ??ＢＮ，?Ｍ０Ｓ２?ａｎｄ?ＷＳ２?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．?（Ｉｎｓｅｔｓ）?Ｆａｓｔ?Ｆｏｕｒｉｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｎｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍａｇｅｓ．?（Ｇ－Ｉ）??Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ－ｆｉｌｔｅｒｅｄ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍａｇｅｓ?ｉｎ?（Ｄ－Ｆ）［４８】．??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂热法制备二氧化硅包覆硫化铈红色色料的研究[J]. 章彧,李月明,谢志翔,沈宗洋,王竹梅. 中国陶瓷. 2015(12)
本文编号：3258544
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２溶剂热法合成ＣｏＳ／ＣＣ的示意图［２２】》??－－
第１章绪论??生化传感器，太阳能电池，光电器件，催化剂等领域己引起研宄者们广泛的关??注。??图１－４不同类型二维片层纳米材料的示意图［４６】。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｕｌｔｒａｔｈｉｎ?２Ｄ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，?ｓｕｃｈ?ａｓ??ＴＭＤｓ，?ｈ－ＢＮ，?ｇｒａｐｈｅｎｅ，?ＭＯＦｓ，?ＭＸｅｎｅｓ，?ＣＯＦｓ，?ＬＤＨｓ，?ｍｅｔａｌｓ，?ｏｘｉｄｅｓ?ａｎｄ?ＢＰ１４６１．??１．３．２二维片层材料制备方法??在二维片层材料优异的性能和广阔的应用前景的推动下，人们致力于探索制??备二维纳米材料的各种合成策略。许多可行的合成方法已经发展起来，大致归类??为自上而下和自下而上法。自上而下法是指通过物理手段破坏多层材料层与层之??间的力并将其剥离开而成为单层的方法。自下而上法则是指在特定的实验条件??下，直接生长合成该材料的方法。目前为止，二维片层材料常用的制备方法有机??械剥离法，液相剥离法，湿化学合成法，化学气相沉积法，离子插层剥离法等。??１．３．２．１机械剥离法??机械剥离法是最早也是最典型用于制备二维片层材料的物理方法。简单来??说，就是通过施加一定的外力将原料层与层之间的范德华力给破坏掉，进而直接??将二维片层材料撕拉下来。早在２００４年，Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ！等研究工作者利用机械剥离??法成功地从高定向热解石墨片上剥离得到高质量的单层石墨烯［４７］。机械剥离石墨??５??
些缺点，例如不能控制二维片层材料的尺寸，不能大量制备，成本高??产量低，因此该制备方法不能满足工业需求，无法实现量化生产。??１．３．２．２液相剥离法??液相剥离法是化学剥离法中的一种，是将多层材料放入到有机溶剂中，通过??微波，超声波等手段将材料分散实现剥离，进而得到二维薄片。Ｃｏｌｅｍａｎ等研究??者发现如?Ｍ０Ｓ２、ＷＳ２、ＭｏＳｅ２、ＭｏＴｅ２、ＴａＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ＮｉＴｅ２、ＢＮ?和?Ｂｉ２Ｔｅ３?这??样的层状化合物都可以有效地分散在溶剂中，并通过超声剥离形成薄膜，如图１－??５所示，透射电子显微镜显示材料被剥离成单层［４８］。此外，研究发现液相剥离法??也适用于相似层状结构材料，例如高定向热裂解石墨，人造石墨以及热膨胀石墨??等都可以根据液相剥离法来制备得到二维石墨烯［４９］。??■??，．＼一??图１－５液相剥离法制备得到的氮化硼，二硫化钼以及二硫化钨的透射电镜图??Ｆｉｇ．?１－５?（Ａ－Ｃ）?Ｌｏｗ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ，?（Ｄ－Ｆ）?Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｆｌａｋｅｓ?ｏｆ??ＢＮ，?Ｍ０Ｓ２?ａｎｄ?ＷＳ２?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．?（Ｉｎｓｅｔｓ）?Ｆａｓｔ?Ｆｏｕｒｉｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｎｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍａｇｅｓ．?（Ｇ－Ｉ）??Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ－ｆｉｌｔｅｒｅｄ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｍａｇｅｓ?ｉｎ?（Ｄ－Ｆ）［４８】．??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂热法制备二氧化硅包覆硫化铈红色色料的研究[J]. 章彧,李月明,谢志翔,沈宗洋,王竹梅. 中国陶瓷. 2015(12)
本文编号：3258544
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