基于金属钴、钒催化剂的制备及其催化性能的研究

发布时间：2021-08-27 02:07

　　传统化石燃料的燃烧和使用过程中,会产生极为严重甚至不可逆转的世界环境问题,这些环境问题已经严重阻碍了经济社会的发展,甚至会威胁到全球人类的生存。氢能因其储量丰富、燃烧值高、燃烧产物纯净的特点,被认为是目前最具有潜力的可再生清洁能源之一。而电化学和光催化水分解是公认的有前景的生产高纯度氢和氧的方法,未来有可能实现工业催化应用。一般来说,一个完整的整体水分解反应可分为两个半反应,包括析氢反应（HER）和析氧反应（OER）,而在电解过程中缓慢的反应动力学以及高的反应势垒需要高活性的电催化剂以降低反应过程中的过电位。基于贵金属（如Pt,Ru和Ir）的电催化剂表现出极高的催化效率,但由于其高经济成本和低地球储存,其大规模应用受到了极大的限制。因此开发非贵金属和可大规模生产的双功能催化剂用于整体水分解是一项紧迫而具有挑战性的任务。本论文基于金属钴以及钒的催化剂的制备及其电解水催化活性进行了探究,主要研究内容如下:1.碳布上负载的非均相磷化钴纳米颗粒作为高效的析氢反应催化剂电催化剂的固有活性改性对于实现对析氢反应的优异催化性能是至关重要的。在该工作中探究了基于非均相磷化钴纳米颗粒的一种高活性电催化剂... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

M-Co2P/氮掺杂碳纳米管（M=Fe，Ni，Cu）析氢杂化催化剂的金属掺杂效应[25]

其在 HER 中的电催化性能[36]。作者发现 VS2纳米花在酸中具有的 HER 性能，包括 32 mV 的超低起始电位，34 mV dec-1的 TV 的过电位（电流密度为 10 mAcm-2），超高稳定性和几乎 10通过第一性原理计算表明，在一定的氢气覆盖下，1T-VS2单层氢吸附的吉布斯自由能可以实现热中性，同时纳米单层显示出也有助于产生优异的的催化性能。进一步改善 VS2的 HER 性能，必须在导电基底上直接生长具有米结构。Wang 课题组开发了一种简单的水热法，首次在高碳密直 VS2纳米板（图 1.2）[37]。VS2与碳纸直接接触促进电荷的快结构还将促进从催化剂表面释放释放的氢气泡。因此与普通纳强 HER 性能。作者通过一系列电化学测试表明 VS2纳米板阵列ER 催化剂，具有 36 mV dec-1的小 Tafel 斜率，0.955 mAcm-2高度，以及基准电流下 42 mV 的极低过电位。此外，VS2纳米片好的电化学稳定性。

西南大学硕士毕业论文i0.75Fe0.125V0.125-LDHs/NF 材料三元金属体系的协同效应，有效增性，增加了电极活性表面积。题组也通过一步水热法在镍泡沫上合成 V 掺杂的 NiFe LDH为 NiFeV LDHs）。通过在 NiFe LDHs 层状双氢氧化物中加入 NiFeV LDH（如图 1.3 所示）显示出优异的 OER 催化性能。电需要非常低的过电位（195 mV）久能达到 20 mA cm-2的电流密小于 42 mV dec-1，这比商业上最好 RuO2/C 催化剂还要优秀。和密度泛函理论（DFT）和理论模拟揭示了 V 掺杂可以可以改 NiFe LDH 的带隙，提高活性材料的电导率，易于电子转移和暴，从而有效的促进 OER 活性[43]。


本文编号：3365430