利用多酸设计制备高效非贵金属电催化剂用于电解水制氢性能研究

发布时间：2021-09-11 10:55

　　氢能作为一种能量密度高、环境友好和可再生的清洁能源被认为是可替代传统化石类能源的最理想选择。而相对于从化石原料出发重整制氢,电解水产氢是目前最希望被成功开发的替代技术。发展这项技术的关键在于寻找高效而低廉的电催化剂。Pt基电催化剂是目前活性最高的产氢催化剂,但考虑到Pt金属成本高、地壳含量低等问题,发展高效的非贵金属电催化剂成为该领域重要研究课题。迄今为止,人们已经开发出过渡金属及其合金、硫化物、碳化物、氮化物、硼化物、磷化物以及杂原子掺杂和改性的碳基催化剂。虽然这些催化剂展现出较高的电催化析氢活性,但是一方面绝大多数催化剂活性依然不能与贵金属铂相媲美;更重要的是发展非贵金属催化剂的新种类能从分子层面揭示提高催化活性的外在因素与内在机制,将不断为这一研究领域的研究带来新突破。当前的一个重要研究策略是构筑具有多元活性组分的复合型纳米材料:利用多元组分的协同作用,降低复合材料表面析氢自由能,提高催化活性,进而获得新型催化剂。然而,多组分复合型纳米材料的制备面临如下问题:纳米材料中各纳米粒子间两类组分材料复合在一起的组成一致性如何保证?复合纳米材料本身如何防止过度聚合和板结?以及如何保持复合... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 多酸简介
    1.2 多酸基电催化析氢反应(HER)研究进展
        1.2.1 HER简介
        1.2.2 HER机理
        1.2.3 HER性质参数
        1.2.4 HER催化剂分类
        1.2.5 多酸基HER催化剂研究进展
    1.3 选题依据与目的
    1.4 实验试剂与测试手段
        1.4.1 实验试剂
        1.4.2 测试手段
第二章 由多酸制备氮掺杂碳层包覆的Co_2P/WC纳米异质结用于电解水产氢反应研究
    2.1 引言
    2.2 电催化剂的制备
        2.2.1 多酸Na_9[A-PW_9O_(34)]的合成
        2.2.2 Na_9(NH_4)_5[{(B-α-PW_9O_(34))Co_3(OH)(H_2O)_2(Ale)}_2Co]·35H_2O的合成
        2.2.3 纳米异质结Co_2P/WC@NC的制备
        2.2.4 其他对照样品的制备
    2.3 电催化剂的制备讨论
    2.4 材料表征
        2.4.1 X-射线粉末衍射(XRD)
        2.4.2 Raman光谱
        2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.4 X射线能量色散谱(EDX)
        2.4.5 异质结Co_2P/WC@NC的形貌表征
        2.4.6 BET(Brunauer-Emmett-Teller)测试
    2.5 电化学HER性质测试
    2.6 HER理论计算研究
    2.7 小结
第三章 由多酸制备氮掺杂碳层包覆的Ni_2P/WC纳米异质结用于电解水产氢反应研究
    3.1 引言
    3.2 电催化剂的制备
        3.2.1 H_(15)Na_(13)[{Ni_4(OH)_3(PO_4)_4}_4(PW_9O_(34))4]·25H_2O的合成
        3.2.2 纳米Ni_2P/WC@NC的制备
        3.2.3 其他对照样品的制备
    3.3 电催化剂的制备讨论
    3.4 材料表征
        3.4.1 X-射线粉末衍射(XRD)
        3.4.2 Raman光谱
        3.4.3 形貌表征
        3.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
        3.4.5 BET(Brunauer-Emmett-Teller)测试
    3.5 电化学HER性质测试
    3.6 小结
第四章 结论
参考文献
致谢
硕士期间公开发表论文及著作情况



本文编号：3392871