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镍基电催化剂的制备及其电解水性能的研究

发布时间:2021-08-24 23:23
  由于能量密度高、清洁等特点,氢气被认为是最为理想的能源形式。电解水是获得氢气的有效途径之一,电解水包含有析氧反应(OER)和析氢反应(HER),由于整个反应具有较高的能垒,导致目前电解水反应效率不高,所以开发高效率、低成本的电解水催化剂是十分必要的。过渡金属催化剂具有储量丰富、催化活性好的特点,尤其是镍基催化剂,近年来受到了广泛的关注。本文通过构建三维纳米复合结构、采用金属原子掺杂来提高镍基电催化剂的HER和OER活性,从而提高电解水反应的效率。具体研究内容如下:一、以泡沫镍为载体,通过水热反应构建Co9S8Nanowires@NiCo LDH Nanosheets三维复合结构,超薄的NiCo LDH纳米片可以暴露更多的反应活性位点,与Co9S8纳米线结合能够极大程度上增加催化剂的比表面积,发挥多组分的协同效应。与单纯的Co9S8/NF和单纯的NiCo LDH/NF相比,这种复合结构无论是对HER还是OER都表现出更为优异的催化性能。在1 M KOH溶液中,对于析氢反应,当电流密度为10mA/cm2时,需要的过电势为168 mV,对于析氧反应,当电流密度为30 mA/cm2时,需要的过... 

【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】:95 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

镍基电催化剂的制备及其电解水性能的研究


图1-4?HER催化剂中含有的化学元素??Fig.?1-4?Elements?that?are?used?for?constructing?HER?electrecatalysts??

交换电流密度,自由能,氢原子,火山


Li?Be?B?C?N?0?F?Ne????1^一_?两???Na?Mg?Al?Si?P?S?a?Ar??K?Ca?Sc?Ti?V?Cr?Mn?Fe?Co?Ni?CuJZn?Ga?Ge?As?Se?Br?Kr????.知一4—4..——?.?_?.?*??Rb?Sr?Y?2r?Nbp^Tc?Ru?Rh?Pd?Ag?Cd?In?Sn?Sb?Te?I?Xe??0…?mm???Re?Os?Ir?Pt?Au?Hg?Ti?Pb?Bi?Po?At?Rn??图1-4?HER催化剂中含有的化学元素??Fig.?1-4?Elements?that?are?used?for?constructing?HER?electrecatalysts??1.3.1责金属催化剂??lO^T——r—___.,^r— ̄ ̄r—|??1〇'2*?Pt?,??10.3.?〇?〇711i?.??一?Re?Pdf?glr??v?10?i?Rh?i??h?*?M〇s2??10^1?NIq?a?Cu?1??<?w?Co8?°?Au〇?:???0?10?V?Au(111)?]??1〇.7,?Nb0?撕。?,??10'?i??-0.8?-0.6?-0.4?-0.2?0.0?0.2?0.4?0.6?0.8??AGH.?(eV)??图1-5交换电流密度和材料表面吸附的氢原子自由能之间的火山图??Fig.?1-5?Volcanic?map?between?exchange?current?density?and?A?Gh??金属pt是性能最好的析氢催化剂,但是由于pt的储量少,所以成

自由能,中间体,电势,氧气


?北京化工大学硕士学位论文???0?0?1?I?I?I??_〇?5?_?NiO,Ru0^^p;>Rh〇?_??1?-l.o-?y?\?-??^?Vi〇,??J-15_?r?V'??-2.0?-?ctb?A?\?-??.?.?A??r>?1?/?1?|?|?\?\??七1?01234??ye^?—,??图1-6氧气理论析出过电势与两种中间体(*0,?*0H)标准自由能的差异的关系??Fig.?1-7?Theoretical?overpotential?for?oxygen?evolution?vs.?the?difference?between?the?standard?free??energy?of?two?subsequent?intermediates(AG*〇-AG*〇H)?for?various?binary?oxides??1.4.1责金属催化剂??OER贵金属催化剂主要是Ru和Ir的氧化物,Ru〇2和Ir02无论是在酸性和碱性??溶液中都具有优异的催化活性,观察图1-6我们也可以得出这个结论。OER活性与每??个晶面的配位不饱和金属位点的密度相关,这种依赖于表面取向的活性可以指导催化??剂的设计,Stoerzingei^l等探宄了不同晶面取向对RuOjPIrCb催化活性的影响,他??们首次报道了在0.1?MK0H中RuCh和Ir〇2的(100)晶面比热力学上更稳定的(110)??晶面的催化活性更高,其中Ru〇2的(100)晶面表现出迄今为止报道的氧化物的最高??内在活性,这要比主要为(丨10)和(101)晶面的纳米颗粒的活性大一个数量级。??Cherevk〇l46]等提出


本文编号:3360921

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