中空Pt基纳米催化剂的制备及电化学性能
发布时间：2021-12-17 02:05
近年来,Pt基催化剂由于其特殊的物理化学性质,已被证明是实现可再生能源转换技术最有效、最有发展前景的材料。然而,由于贵金属Pt资源短缺,成本较高,因此极大地限制了其商业应用。所以,解决Pt基纳米催化剂面临的高成本及低活性问题,如何使Pt利用率最大化并提升其电催化性能具有重要研究意义。本论文研究工作主要为设计和制备中空Pt基纳米催化剂提供了新的研究思路,用以实现电解水制氢反应（HER）以及氧还原反应（ORR）中的高效能量转化。本论文主要研究内容如下:以乙二醇辅助还原法合成直径约为90-150 nm的镍纳米线为模板,采用置换反应和酸刻蚀制备出炭黑负载中空PtNi纳米串催化剂,考察制备反应条件对催化剂结构和HER性能的影响。结果表明,90℃下,置换时间为20 min,随后使用200μL盐酸刻蚀60 min后得到的炭黑负载中空PtNi纳米串催化剂具有最佳的HER性能。在1.0 mol/L的KOH电解液中,电流密度达到10 mA/cm2时,该催化剂所需的过电势为44 mV。经过长达50000次的循环伏安稳定性测试之后,其半波电位仅下降0.056 V,因此证实中空PtNi纳米...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 一维铂基纳米催化剂的研究进展
1.2 一维铂基纳米催化剂的合成方法
1.2.1 硬模板法
1.2.2 软模板法
1.2.3 牺牲模板法
1.2.4 无模板法
1.3 一维铂基纳米催化剂的性能研究
1.3.1 电解水制氢(HER)
1.3.2 氧还原反应(ORR)
1.4 本论文选题依据及研究内容
2 实验总述
2.1 实验试剂和设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 材料表征
2.3 催化剂性能评价
2.3.1 电解水制氢(HER)性能
2.3.2 氧还原反应(ORR)性能
3 牺牲模板法制备中空PtNi纳米串/纳米链催化剂及其电化学性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 不同尺寸的镍纳米线模板的合成
3.2.2 Ni@Pt纳米串和Ni@Pt纳米链催化剂的制备
3.2.3 中空PtNi纳米串和PtNi纳米链催化剂的制备
3.2.4 炭黑负载中空PtNi纳米串和PtNi纳米链催化剂的制备
3.3 不同尺寸的镍纳米线模板的结果与讨论
3.3.1 TEM表征与分析
3.3.2 XRD表征与分析
3.4 Ni@Pt纳米串和Ni@Pt纳米链催化剂的结果与讨论
3.4.1 TEM表征与分析
3.4.2 XRD表征与分析
3.5 中空PtNi纳米串催化剂的结果与讨论
3.5.1 制备条件对催化剂电解水制氢性能的影响
3.5.2 中空PtNi纳米串催化剂的表征与讨论
3.5.3 电解水制氢性能分析
3.6 中空PtNi纳米链催化剂的结果与讨论
3.6.1 制备条件对催化剂氧还原性能的影响
3.6.2 中空PtNi纳米链催化剂的表征与讨论
3.6.3 氧还原电化学性能分析
3.7 本章小结
4 一锅法制备炭黑负载中空Pt基纳米链催化剂及其电化学性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 NiCo、NiCoFe纳米链催化剂的制备
4.2.2 炭黑负载中空PtNiCo、PtNiCoFe纳米链催化剂的制备
4.2.3 炭黑负载中空PtNi纳米链催化剂的制备
4.2.4 分步法制备炭黑负载中空PtNi、PtNiCo纳米链催化剂
4.3 结果与讨论
4.3.1 纳米线催化剂的电镜表征及分析
4.3.2 纳米链催化剂的XPS表征及分析
4.3.3 中空PtNiCo纳米链催化剂电解水制氢性能分析
4.3.4 中空Pt基纳米链催化剂XRD表征及分析
4.3.5 中空Pt基纳米链催化剂电解水制氢性能分析
4.3.6 中空Pt基纳米链催化剂氧还原性能分析
4.4 本章小结
结论
创新点与研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3539212
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 一维铂基纳米催化剂的研究进展
1.2 一维铂基纳米催化剂的合成方法
1.2.1 硬模板法
1.2.2 软模板法
1.2.3 牺牲模板法
1.2.4 无模板法
1.3 一维铂基纳米催化剂的性能研究
1.3.1 电解水制氢(HER)
1.3.2 氧还原反应(ORR)
1.4 本论文选题依据及研究内容
2 实验总述
2.1 实验试剂和设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 材料表征
2.3 催化剂性能评价
2.3.1 电解水制氢(HER)性能
2.3.2 氧还原反应(ORR)性能
3 牺牲模板法制备中空PtNi纳米串/纳米链催化剂及其电化学性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 不同尺寸的镍纳米线模板的合成
3.2.2 Ni@Pt纳米串和Ni@Pt纳米链催化剂的制备
3.2.3 中空PtNi纳米串和PtNi纳米链催化剂的制备
3.2.4 炭黑负载中空PtNi纳米串和PtNi纳米链催化剂的制备
3.3 不同尺寸的镍纳米线模板的结果与讨论
3.3.1 TEM表征与分析
3.3.2 XRD表征与分析
3.4 Ni@Pt纳米串和Ni@Pt纳米链催化剂的结果与讨论
3.4.1 TEM表征与分析
3.4.2 XRD表征与分析
3.5 中空PtNi纳米串催化剂的结果与讨论
3.5.1 制备条件对催化剂电解水制氢性能的影响
3.5.2 中空PtNi纳米串催化剂的表征与讨论
3.5.3 电解水制氢性能分析
3.6 中空PtNi纳米链催化剂的结果与讨论
3.6.1 制备条件对催化剂氧还原性能的影响
3.6.2 中空PtNi纳米链催化剂的表征与讨论
3.6.3 氧还原电化学性能分析
3.7 本章小结
4 一锅法制备炭黑负载中空Pt基纳米链催化剂及其电化学性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 NiCo、NiCoFe纳米链催化剂的制备
4.2.2 炭黑负载中空PtNiCo、PtNiCoFe纳米链催化剂的制备
4.2.3 炭黑负载中空PtNi纳米链催化剂的制备
4.2.4 分步法制备炭黑负载中空PtNi、PtNiCo纳米链催化剂
4.3 结果与讨论
4.3.1 纳米线催化剂的电镜表征及分析
4.3.2 纳米链催化剂的XPS表征及分析
4.3.3 中空PtNiCo纳米链催化剂电解水制氢性能分析
4.3.4 中空Pt基纳米链催化剂XRD表征及分析
4.3.5 中空Pt基纳米链催化剂电解水制氢性能分析
4.3.6 中空Pt基纳米链催化剂氧还原性能分析
4.4 本章小结
结论
创新点与研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3539212
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3539212.html
