基于碳材料的双功能过渡金属纳米材料的制备及电解水催化性能的应用
发布时间：2021-11-02 07:46
现如今,化石燃料的大量燃烧引发了能源危机和环境污染问题,开发清洁可再生能源成为了21世纪面临的重要挑战。氢能作为一种清洁可再生能源,它的开发成为目前研究的热点。在制氢技术中,电解水是生产高纯度氢能的最有前途的方法之一,因此,析氢反应（HER）、析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）的反应速率不可避免的决定了能量转换的效率。使用性能优良的催化剂可以显著降低电解水的过电位,有效驱动水分解。通常,基于贵金属（Pt,Ir和Ru）的催化剂可以有效降低活化能,加快反应速率。但是由于稀缺性和高成本,难以大规模应用。然而过渡金属化合物（TMC）由于具有低成本,含量丰富,较高的电化学活性和长期稳定性等独特的性质,近年来人们对其水分解电催化性能进行了大量的的研究。本文研究了过渡金属磷化物、双金属硫化物和双金属硒化物与碳材料结合制备的过渡金属纳米复合材料,并对其电解水催化性能进行了研究,主要工作如下:（1）由于过渡金属磷化物（TMP）对氧还原和析氧反应（ORR和OER）有出色的催化性能,通过在N2/H2（95:5）气氛下于500°C热解P、Ni前驱体,成功合成了...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解水装置
第二章介孔碳包裹的磷化镍纳米粒子的制备及其析氧氧还原性能的研究17图2.2TEM图像（A，C，E）和HRTEM图像（B，D，F）：Ni2P/C-400（A，B），Ni2P/C-600（C，D），Ni12P5/C-500（E，F），Ni2P/C-400，Ni2P/C-600，Ni12P5/C-500的尺寸分布如图2A，C和E中插图所示。2.3.2Ni2P/C催化剂的晶体结构和组成通过XRD研究了碳包裹的磷化镍纳米颗粒的晶体性质。热解气氛将影响磷化镍纳米颗粒的相结构。图2.3A显示了在H2/N2气氛中在400至600oC的温度下通过热解获得的磷化镍纳米颗粒的XRD图。可以在40.8°，44.7°，47.5°，54.1°和55.0°处获得一系列的衍射峰，分别对应于Ni2P的六方结构中（111），（201），（210），（300）和（211）的晶相（PDF#03-065-3544）[65]。当磷化镍前驱体在N2气氛中于500oC进行热解时，在32.7°，35.8°，38.3°，41.2°，41.7°，44.5°，
第二章介孔碳包裹的磷化镍纳米粒子的制备及其析氧氧还原性能的研究1847.1°，48.9°，54.1°和56.1°处出现了另一系列的衍射峰，分别对应于Ni12P5四方结构的（310），（301），（112），（202），（400），（330），（240），（312），（510）和（501）晶相(PDF#03-065-1623)[66]。图2.3Ni2P/C-400,Ni2P/C-500,Ni2P/C-600,Ni12P5/C-500的XRD图谱（A），拉曼光谱（B），解吸等温线（C）以及通过HK和BJH方法测定的微孔和中孔分布图（D）通过拉曼光谱研究了碳材料的石墨化程度。如图2.3B所示，特征D波段（1349cm-1）和G波段（1586cm-1）可以提供有关芳香环无序和sp2-杂化C原子的结晶的信息[65]。当热解温度从400oC升高到600oC时，Ni2P/C杂化物的ID/IG比从0.90降低到0.68，这表明较高的热解温度将有利于在Ni2P/C杂化物中形成有序的石墨结构。此外，Ni2P/C-500杂化物的ID/IG比（0.72）高于Ni12P5/C-500杂化物的ID/IG比（0.69），表明前者比后者具有相对更多的缺陷位点[67]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nitrogen?Doped Carbon?Encased Bimetallic Selenide for High?Performance Water Electrolysis[J]. Junhui Cao,Kexin Wang,Jiayi Chen,Chaojun Lei,Bin Yang,Zhongjian Li,Lecheng Lei,Yang Hou,Kostya Ostrikov. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]Synthesis of 3D Hexagram-Like Cobalt–Manganese Sulfides Nanosheets Grown on Nickel Foam: A Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting[J]. Jingwei Li,Weiming Xu,Jiaxian Luo,Dan Zhou,Dawei Zhang,Licheng Wei,Peiman Xu,Dingsheng Yuan. Nano-Micro Letters. 2018(01)
本文编号：3471626
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解水装置
第二章介孔碳包裹的磷化镍纳米粒子的制备及其析氧氧还原性能的研究17图2.2TEM图像（A，C，E）和HRTEM图像（B，D，F）：Ni2P/C-400（A，B），Ni2P/C-600（C，D），Ni12P5/C-500（E，F），Ni2P/C-400，Ni2P/C-600，Ni12P5/C-500的尺寸分布如图2A，C和E中插图所示。2.3.2Ni2P/C催化剂的晶体结构和组成通过XRD研究了碳包裹的磷化镍纳米颗粒的晶体性质。热解气氛将影响磷化镍纳米颗粒的相结构。图2.3A显示了在H2/N2气氛中在400至600oC的温度下通过热解获得的磷化镍纳米颗粒的XRD图。可以在40.8°，44.7°，47.5°，54.1°和55.0°处获得一系列的衍射峰，分别对应于Ni2P的六方结构中（111），（201），（210），（300）和（211）的晶相（PDF#03-065-3544）[65]。当磷化镍前驱体在N2气氛中于500oC进行热解时，在32.7°，35.8°，38.3°，41.2°，41.7°，44.5°，
第二章介孔碳包裹的磷化镍纳米粒子的制备及其析氧氧还原性能的研究1847.1°，48.9°，54.1°和56.1°处出现了另一系列的衍射峰，分别对应于Ni12P5四方结构的（310），（301），（112），（202），（400），（330），（240），（312），（510）和（501）晶相(PDF#03-065-1623)[66]。图2.3Ni2P/C-400,Ni2P/C-500,Ni2P/C-600,Ni12P5/C-500的XRD图谱（A），拉曼光谱（B），解吸等温线（C）以及通过HK和BJH方法测定的微孔和中孔分布图（D）通过拉曼光谱研究了碳材料的石墨化程度。如图2.3B所示，特征D波段（1349cm-1）和G波段（1586cm-1）可以提供有关芳香环无序和sp2-杂化C原子的结晶的信息[65]。当热解温度从400oC升高到600oC时，Ni2P/C杂化物的ID/IG比从0.90降低到0.68，这表明较高的热解温度将有利于在Ni2P/C杂化物中形成有序的石墨结构。此外，Ni2P/C-500杂化物的ID/IG比（0.72）高于Ni12P5/C-500杂化物的ID/IG比（0.69），表明前者比后者具有相对更多的缺陷位点[67]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nitrogen?Doped Carbon?Encased Bimetallic Selenide for High?Performance Water Electrolysis[J]. Junhui Cao,Kexin Wang,Jiayi Chen,Chaojun Lei,Bin Yang,Zhongjian Li,Lecheng Lei,Yang Hou,Kostya Ostrikov. Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]Synthesis of 3D Hexagram-Like Cobalt–Manganese Sulfides Nanosheets Grown on Nickel Foam: A Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting[J]. Jingwei Li,Weiming Xu,Jiaxian Luo,Dan Zhou,Dawei Zhang,Licheng Wei,Peiman Xu,Dingsheng Yuan. Nano-Micro Letters. 2018(01)
本文编号：3471626
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