三维电极材料的制备及其电解水产氢、产氧性能研究
发布时间：2021-08-30 11:53
电解水是一种清洁有效、最有前景的产氢、产氧的方法。目前被广泛研究的电解水催化剂多为粉末状材料,需要添加粘合剂将其固定在玻碳电极上进行性能测试。粘合剂不仅增大了催化剂和电解液的接触电阻、导致催化剂团聚影响催化活性,而且测试过程产生的气泡易致催化剂脱落,带来稳定性问题。原位制备三维多孔电极材料不需要粘合剂,能够提供巨大的催化剂和电解液之间的接触面积,且多孔结构有利于气泡释放,能够增强催化剂的催化活性和稳定性。近年研究可知,在三维导电基底如泡沫铜、泡沫镍上负载或直接原位生长纳米催化剂,可得到高效、稳定的电解水催化剂电极材料。基于以上认识,本论文通过不同的方法合成三维催化剂电极材料,并研究其电解水产氢（HER）及产氧（OER）性能,主要研究内容如下:（1）通过水热法合成前驱体,后经过热处理成功在泡沫铜上合成碳化钼纳米花、纳米带催化剂（MoxC/Cu）。HER电化学测试结果表明,MoxC/Cu在碱性和酸性介质中均具有优异的耐久性,在200 mA cm–2的电流密度下,表现出169和194 mV（vs.RHE）的低过电位,在1 M ...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解水装置示意图
析氢反应的发生，最开始是 H+吸附在催化剂的催化剂表面的活性位点），这个过程称为电化学氢步骤（Discharge step），如方程(1-3)。之后一个 H*如方程(1-4)，这一步骤称为电化学脱附步骤（Heyro学重组步骤（Tafel step），在催化剂表面结合成 H2 原理[14]，析氢反应的动力学依赖于催化剂和 H*之间 HER 在各种催化剂表面的反应速率与氢化物生成能山曲线[16]。由于当时氢吸附能（ ）既没有实验形成能来描述吸附行为。2004 年，N rskovs 课题组用密度泛函理论（DFT）计算相应催化剂的 ，催化剂活性的性能（其中 为横坐标，交换电流代催化科学的重要组成部分，现在 可以直接得活性方面发挥了不可或缺的作用[19]。
来有很多关于 Pt 基催化剂性能优化的研究，这不仅提高了催化剂的性能料制备的费用。研究表明二维 MoS2是潜在的析氢催化剂，但其催化反应活性边缘部位，而惰性表面不参与反应。为了解决这个问题，Weina Ren沉积（ALD）技术，在 MoS2纳米片的惰性表面修饰超细 Pt 纳米颗粒，以[24]。如图 1-3 所示，优化后的 Pt/MoS2催化剂（～2.2 wt%）具有低起始过）、小 Tafel 斜率（52 mV Dec1）以及优异的 HER 稳定性，催化性能近似化剂。Piyali Bhanja 等以月桂酰肌氨酸钠为结构导向剂，在水热条件下合氧化锡（MTO-S），然后用简单的湿化学方法在其表面负载 Pt 纳米粒子，氧化锡（MTO-S）[25]。对掺杂 Pt 的介孔 SnO2纳米材料的电化学水裂解测金属/金属氧化物纳米粒子在介孔表面的分散和电子转移可以提高 Pt@M材料的析氢活性。结果表明，Pt@MTO-S 表现出极好的 HER 活性，在 过电位为 73 mV。
本文编号：3372728
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解水装置示意图
析氢反应的发生，最开始是 H+吸附在催化剂的催化剂表面的活性位点），这个过程称为电化学氢步骤（Discharge step），如方程(1-3)。之后一个 H*如方程(1-4)，这一步骤称为电化学脱附步骤（Heyro学重组步骤（Tafel step），在催化剂表面结合成 H2 原理[14]，析氢反应的动力学依赖于催化剂和 H*之间 HER 在各种催化剂表面的反应速率与氢化物生成能山曲线[16]。由于当时氢吸附能（ ）既没有实验形成能来描述吸附行为。2004 年，N rskovs 课题组用密度泛函理论（DFT）计算相应催化剂的 ，催化剂活性的性能（其中 为横坐标，交换电流代催化科学的重要组成部分，现在 可以直接得活性方面发挥了不可或缺的作用[19]。
来有很多关于 Pt 基催化剂性能优化的研究，这不仅提高了催化剂的性能料制备的费用。研究表明二维 MoS2是潜在的析氢催化剂，但其催化反应活性边缘部位，而惰性表面不参与反应。为了解决这个问题，Weina Ren沉积（ALD）技术，在 MoS2纳米片的惰性表面修饰超细 Pt 纳米颗粒，以[24]。如图 1-3 所示，优化后的 Pt/MoS2催化剂（～2.2 wt%）具有低起始过）、小 Tafel 斜率（52 mV Dec1）以及优异的 HER 稳定性，催化性能近似化剂。Piyali Bhanja 等以月桂酰肌氨酸钠为结构导向剂，在水热条件下合氧化锡（MTO-S），然后用简单的湿化学方法在其表面负载 Pt 纳米粒子，氧化锡（MTO-S）[25]。对掺杂 Pt 的介孔 SnO2纳米材料的电化学水裂解测金属/金属氧化物纳米粒子在介孔表面的分散和电子转移可以提高 Pt@M材料的析氢活性。结果表明，Pt@MTO-S 表现出极好的 HER 活性，在 过电位为 73 mV。
本文编号：3372728
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