掺杂碳负载镍铁基电催化剂的制备及其析氧性能研究

发布时间：2021-12-25 00:32

　　能源危机和化石燃料消耗引起的日益严重的环境问题,导致迫切需要寻求和开发清洁可再生的替代能源。氢能（H2）作为一种具有高能量和可持续性的生态友好的能源吸引了研究人员的广泛关注。电解水装置被认为是生产氢气的便捷有效的方法。整个电解水过程基于两个半反应:阳极处的氧气逸出反应（OER）和阴极处的氢气逸出反应（HER）,这两者都需要高效的电催化剂来降低其过电势并提高电解水效率。然而,OER反应在碱性介质中涉及四电子转移,限制了反应动力学导致很大的过电势,被认为是电解水过程中的瓶颈。迄今为止,贵金属催化剂（如IrO2和RuO2）仍占据着具有OER最佳催化性能的位置;但是由于其稀缺性、高成本以及在碱性溶液中长期稳定性差,极大地阻碍了它们的大规模应用。因此,考虑到价格和实际应用的因素,开发具有高效率和优异稳定性的非贵金属OER催化剂至关重要。尽管已经将过渡金属基化合物作为替代贵金属的潜在催化剂,但是它们的低电导率、不稳定性和有限的活性位点仍然是需要解决的问题。本论文以提高过渡金属磷化物、合金的高电催化活性为导向,采用简单的水热合成法和焙烧手段,成功制备出具有不同结构的杂原子掺杂碳负载的镍铁基复合物用作... 

【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】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２?Ｆｅ掺杂的Ｎｉ２Ｐ纳米片阵列的合成过程示意图

?北京化工大学硕士学位论文???爾?Ｑ??ＹＪ?／／??ｄｒｏｐＷｉｓｅ?ｅｏ＾ｃ??▲?Ｉ?＼＾＋?．?＾??Ｙ?ＳＰ?＾Ｐ３??馨?ｗ?＃?Ｆｅ?，，?Ｎ〇Ｊ－?ｓｏ卜ｇｅｌ?ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ??ｍｅｔａｆ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＰＡ－ｅｔｈａｎｏｆ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??训?％?＾??（Ｐ＾＇ａ?［］??８５０°Ｃ??图１－３溶胶－凝胶法合成ＴＭＰｓ的示意图。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＴＭＰｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ａ?Ｓｏｌ－Ｇｅｌ?Ｍｅｔｈｏｄ．??此外，文献中报道的大多数ＴＭＰ电催化剂都具有活性位点不足，缺乏合适的??导电载体，导电率较低的局限性而导致ＯＥＲ活性不令人满意％３７１。鉴于这种情况，??提高电导率和稳定性的一种策略是使过渡金属基催化剂与导电碳基载体杂化。Ｙａｎｇ??等通过两步热解过程将原位生长的ＮｉＦｅＰ纳米颗粒封装在三维空心竹节状氮掺杂碳??纳米管（ＮＢＣＮＴ）中［３８１。合成策略如图１－４所示，双氰胺用作氮源和碳源与含Ｎｉ２＋、??Ｆｅ３＋的混合金属盐结合，当处于较低温度时，产生一种均匀的层状石墨氮化碳（Ｃ３Ｎ４）??负载的ＮｉＦｅ纳米颗粒。升高温度时，Ｃ３Ｎ４分解以提供大量Ｃ和Ｎ源，并进一步转??变为石墨化的竹节状氮掺杂碳纳米管。以ＮａＨ２Ｐ０２为磷源，通过３００?°Ｃ分解产生的??ＰＨ３气体合成ＮｉＦｅＰ。所获得的ＮｉＦｅＰ＠ＮＢＣＮＴ催化剂具有丰富的吡啶和吡咯氮和??高度互连的竹节状碳纳米管，在碱性溶液中具有出色的０ＥＲ的催化活性为１８０??ｍＶ）和１００小时的长期稳定性，Ｎ掺杂碳纳米管不仅可以提高导电

图１－４?ＮｉＦｅＰ＠ＮＢＣＮＴ催化剂的制备过程示意图


本文编号：3551475