g-C 3 N 4 掺杂/驱动合成电催化析氢材料的研究

发布时间：2021-10-14 14:47

　　随着能源短缺和环境危机,氢能作为一种理想能源,受到了极大的关注。其中电解水制氢具有制备条件简单以及应用范围广等诸多优点,有望成为未来制氢的主要途径之一。电解水制氢最关键的是电极催化材料,目前为止,铂系贵金属（Pt,Pd,Ru）的电催化活性最好,但其商业应用受到储量和价格的极大限制。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种人工设计合成的新型材料,具有结构稳定、易制备、导电性能好等诸多优点,近年来在光、电、催化等领域得到了广泛的研究。理论研究表明,碳自掺杂能形成离域大π键,引起g-C₃N₄能带结构的改变,导电性增强,同时比表面积增加,氧化还原活性增强。在前期理论研究的基础上,本论文拟通过设计合成非金属硼元素（B）及非贵金属元素（Fe,Co,Ni）掺杂氮化碳,制备具有高活性位点和导电性能好的电催化材料,主要内容如下:1.硼酸作为硼源,通过调整“掺杂”策略来合成硼元素掺杂的氮化碳（B-g-C₃N₄）,用硼取代网格结构中的C原子以形成π-键键合的平面分层结构。探讨了掺杂量... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

991-2016年常规能源的全球消耗量变化

作为一种理想的绿色能源，不仅要实现使用上的清洁环保，更要满足人们源消费的需求量。目前，氢能的制备方法众多，主要可以归为以下几大类：1）化石能源制氢在各种制氢方式中，化石能源制氢在当前乃至今后的一段时间内依然是氢备的最主要方式之一。当前，化石能源制氢的主要来源仍是石油、煤炭，少来源于甲醇的裂解或者天然气的重整。化石能源制氢的过程多涉及高温以及。比如，以煤为原料典型的氢气制备方法主要有煤焦化制氢和煤气化制氢两种①煤焦化制氢[8]顾名思义，煤焦化制氢是选取煤为原材料，在较高温度（~1000 ℃）下将化，高温焦化过程中阻断空气（主要是氧气的作用）。煤焦化最初的目的是生产焦炭。后来，经研究发现煤焦化过程中会产生大量的焦炉煤气，其组分含有大量氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体。以副产品焦炉煤气为制料经过多个步骤（图 1.2）来制备氢气。

g-C3N4掺杂/驱动合成电催化析氢材料的研究法以煤为原料，将其置于气化炉内，在特定条件下发生一系列体状的煤气化为氢气、二氧化碳、甲烷以及其他可燃性气体以及流程示意图如下：C(s)2HO(g)CO(g)2H(g)CO(g)HO(g)CO(g)H(g)C(s)HO(g)CO(g)H(g)222222 22(1.2-1.4)

【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气的来源及应用[J]. 郗凌霄,姚立国.  精细与专用化学品. 2017(10)
[2]氢气作为新型治疗气体的研究进展[J]. 韩世谦,叶治家.  生命科学研究. 2017(02)
[3]氢气生物学及其医学应用[J]. 揣云海,孙学军,蔡建明.  生物物理学报. 2012(09)
[4]电解食盐水的应用研究进展[J]. 王斌.  食品科技. 2008(10)
[5]煤制氢发展现状[J]. 谢继东,李文华,陈亚飞.  洁净煤技术. 2007(02)
[6]氢能——我国未来的清洁能源[J]. 毛宗强.  化工学报. 2004(S1)
[7]氢气市场及其应用[J]. 梁国仑,陈信悦.  低温与特气. 2000(04)



本文编号：3436374