面向产氢应用的多金属合金纳米催化剂的制备及性能研究
发布时间：2021-08-30 17:07
在可持续发展的战略要求下,寻找清洁能源代替不可再生、污染严重的传统能源迫在眉睫。氢能由于来源广、能量密度高、无污染的优势而备受关注。电解水和甲酸分解是常见的制氢技术,而开发廉价、高效、具有长时间稳定性的催化剂是发展制氢技术的关键。金属合金纳米材料尺寸小、比表面积大且表面活性位点丰富,因此引起了广泛研究。另外,金属间的协同效应以及载体的作用有利于提升催化作用。基于此,我们探索合成了三种纳米材料用于催化产氢反应,为高效催化剂的合成提供了思路。1.以水热法合成垂直排列在3D泡米镍上的Mn-NiCo（OH）2纳米阵列,用于碱性条件下的析氢反应（HER）与析氧反应（OER）。此纳米阵列由优先生成的纳米片与后生长其上的纳米针结构组合而成。电化学测试表明:在OER反应中,Mn-NiCo（OH）2仅需390 mV的过电势即可驱动50 mA cm-2的电流密度;在HER反应中,过电势为157mV时可驱动10 mA cm-2的电流密度。表征结果与电化学测试证实Mn元素的掺杂改变原有的电子结构,从而提高了其电化学性能。2.合成了一种碱性条件下的活性高、稳定性强的双功能电催化剂。以Mn-NiCo（OH）2为前...
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３＠０说－１＾说（）．８５异质结构的示意图；（１））＞４说４说（）．８５／？的全水解示意图；（（〇全??水解电化学测试??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＮｉＳｅ－ＮｉＳｅ〇?８５?ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，（ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
第一章绪论??Ｍｍ??Ｆｏｒｍａｔｅ?Ａ?９??—ｙ?…一?９＾ｈ??ｍｍｍｍｍｗｍ??＼－Ａ???）??Ｃ，印?七一＾?Ｉ?＿＿??禪細辦?Ｈ，?Ｉ?｜??９ｉＣ‘Ｈ?…－〇ＶｄＨ?…￣Ｉ??；?：?Ｉ?Ｈ???５?？Ｍ??Ａｄｗｂｅａ?代一以?ＨＩ?ＣＯ?Ｈ｜．０??ＨＣ００Ｈ?９?〒Ｈｗ＿ｈ＾?’??图１－４甲酸的两种分解机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｗｏ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?ＦＡ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??甲酸分解的路径受催化剂种类、溶液酸碱性和温度的影响，如果走第二条路径，??Ｃ０的产生会使催化剂中毒，以致丧失活性。因此，开发催化甲酸高效产氢的催化剂??是我们的工作重点。催化甲酸产氢的催化剂分为均相催化剂及非均相催化剂，均相催??化剂具有反应接触面积大、活性好、选择性高的优势，然而在制备合成、回收利用等??方面存在问题，尤其是选用贵金属基催化剂时，极大的限制了均相催化剂的应用。非??均相催化剂可重复使用，利用效率高，更有发展空间。??１．３．２非均相催化剂??在过去的时间里，甲酸产氢的催化剂研究很多关注于Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｕ等元素，事实是??这些元素的催化剂或催化性能差，或反映所需温度高，或催化产生ＣＯＲＭ，所以需??要聚焦性能更优、选择性更好的金属元素如Ｐｄ、Ａｉｌ。对于这类催化剂，影响性能的??因素主要有颗粒的尺寸、组成和形貌，载体以及反应时添加剂的选择。??（１）颗粒的尺寸、组成和形貌??涉及到纳米颗粒的催化剂，颗粒大小尺寸对于整个反映效率具有非常大的影响。??一般来说，颗粒越小性能越好。调控颗粒尺寸的方法包括将纳米颗粒负载在多孔材
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本文编号：3373175
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３＠０说－１＾说（）．８５异质结构的示意图；（１））＞４说４说（）．８５／？的全水解示意图；（（〇全??水解电化学测试??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＮｉＳｅ－ＮｉＳｅ〇?８５?ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，（ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
第一章绪论??Ｍｍ??Ｆｏｒｍａｔｅ?Ａ?９??—ｙ?…一?９＾ｈ??ｍｍｍｍｍｗｍ??＼－Ａ???）??Ｃ，印?七一＾?Ｉ?＿＿??禪細辦?Ｈ，?Ｉ?｜??９ｉＣ‘Ｈ?…－〇ＶｄＨ?…￣Ｉ??；?：?Ｉ?Ｈ???５?？Ｍ??Ａｄｗｂｅａ?代一以?ＨＩ?ＣＯ?Ｈ｜．０??ＨＣ００Ｈ?９?〒Ｈｗ＿ｈ＾?’??图１－４甲酸的两种分解机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｗｏ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?ＦＡ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??甲酸分解的路径受催化剂种类、溶液酸碱性和温度的影响，如果走第二条路径，??Ｃ０的产生会使催化剂中毒，以致丧失活性。因此，开发催化甲酸高效产氢的催化剂??是我们的工作重点。催化甲酸产氢的催化剂分为均相催化剂及非均相催化剂，均相催??化剂具有反应接触面积大、活性好、选择性高的优势，然而在制备合成、回收利用等??方面存在问题，尤其是选用贵金属基催化剂时，极大的限制了均相催化剂的应用。非??均相催化剂可重复使用，利用效率高，更有发展空间。??１．３．２非均相催化剂??在过去的时间里，甲酸产氢的催化剂研究很多关注于Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｕ等元素，事实是??这些元素的催化剂或催化性能差，或反映所需温度高，或催化产生ＣＯＲＭ，所以需??要聚焦性能更优、选择性更好的金属元素如Ｐｄ、Ａｉｌ。对于这类催化剂，影响性能的??因素主要有颗粒的尺寸、组成和形貌，载体以及反应时添加剂的选择。??（１）颗粒的尺寸、组成和形貌??涉及到纳米颗粒的催化剂，颗粒大小尺寸对于整个反映效率具有非常大的影响。??一般来说，颗粒越小性能越好。调控颗粒尺寸的方法包括将纳米颗粒负载在多孔材
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