四氧化三钴析氧催化剂的制备及其性能调控

发布时间：2021-08-08 09:34

　　氢能因能量密度高、零碳排放而被公认为是最有潜力的新能源之一。在现有的制氢技术中,电解水制氢既能循环应用,又易得到高纯度氢气,是一种简单可靠的途径。但该工艺仍存在电能消耗大、电解速率受限的缺点,而这些缺点在一定程度上归咎于动力学缓慢、所需过电位高的阳极析氧反应,所以析氧反应催化剂的使用至关重要。基于工业生产对催化剂活性、稳定性、成本等多方面的要求,过渡金属氧化物Co₃O₄材料逐渐受到青睐。为令Co₃O₄的催化功效在原有基础上大幅提高并匹及商业贵金属氧化物,本论文采取了一系列改善措施。利用水热法与热处理工艺在导电基底泡沫Ni上设计合成了海胆状Co₃O₄。独特的三维海胆球拥有较大的比表面积和多级孔结构,可暴露更多的活性位点,让电解质完全浸润催化剂以便反应粒子和活性组分充分接触,同时有效降低质量传递的阻力。通过表征前驱体的形貌结构、调控水热反应参数,发现海胆形貌的形成主要取决于水热阶段。前驱体在水热阶段的生长方式满足“成核-溶解-再结晶”原理,表现出“圆盘状-花瓣... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电解水体系的简易示意图

Co3O4结构的(a)球棍模型和(b)多面体堆积模型(浅蓝色代表O2-；红色代表代表Co2+；

终产物的XRD图谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni-Fe基析氧阳极材料的研究进展[J]. 何杨华,徐金铭,王发楠,毛庆,黄延强.  化工进展. 2016(07)
[2]磁场对电化学腐蚀行为的影响[J]. 陈散兴,樊栋,张三平.  材料保护. 2015(09)
[3]各种形貌纳米Co3O4的制备及其应用[J]. 李艳华,黄可龙,曾冬铭,刘素琴.  化学进展. 2010(11)
[4]光催化剂改性及外场耦合光催化研究进展[J]. 司崇殿,高洪涛,陈万东,刘广军.  水处理技术. 2010(03)
[5]外场耦合光催化降解有机污染物研究进展[J]. 陈中亮,胡德昆,周晶.  化工技术与开发. 2010(02)
[6]电解水制氢技术进展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy.  能源环境保护. 2004(05)
[7]磁场效应影响化学反应研究的概况及前景[J]. 蒋秉植,杨健美.  化学进展. 1992(02)

博士论文
[1]尖晶石纳米催化剂的制备及其在析氧反应中的应用研究[D]. 刘俊涛.兰州大学 2018
[2]钴基氧化物介孔纳米管的自模板法制备及其电化学性能研究[D]. 汪欢.天津大学 2017
[3]铁系金属化合物电催化分解水制氧性能及机制研究[D]. 杜世超.吉林大学 2016
[4]钴系化合物材料的制备及其在电催化水氧化方面的应用[D]. 张玉霞.北京理工大学 2015
[5]氧化物催化剂结构与性能调控的研究[D]. 彭彦华.中国科学技术大学 2013

硕士论文
[1]混晶结构CoP/CoP2和LaFexNi1-xO3材料的制备与电催化性能研究[D]. 李善鹏.南昌航空大学 2018
[2]镍、钴基氢氧化物的制备及其催化电化学水氧化性能研究[D]. 杨朵.河南大学 2018
[3]钴基化合物纳米结构电催化剂的制备及其电催化析氧反应活性研究[D]. 李洁.广西大学 2018
[4]层状氢氧化钴有机插层材料的合成及其析氧性能研究[D]. 黄兰.西华师范大学 2018
[5]碳载四氧化三钴电催化材料的制备及碱金属掺杂对其性能的调控[D]. 刘红灿.北京化工大学 2017
[6]氧化钴一维纳米结构的制备及其电催化制氧性能[D]. 夏瀚.江苏大学 2017
[7]海胆状过渡金属氧化物微结构的水热合成及其性质研究[D]. 许攀.安徽大学 2017
[8]纳米多孔Co3O4/Co复合薄膜电极的制备及其电催化析氧性能[D]. 全丽霞.浙江大学 2016
[9]几种过渡金属催化剂的制备及析氧性能研究[D]. 杨柳.石河子大学 2016
[10]过渡金属纳米材料的制备及其电催化应用[D]. 梁艳辉.西华师范大学 2016



本文编号：3329707