NiS 2 碱性析氢反应电催化活性位的研究

发布时间：2021-12-29 15:41

　　由于氢气具有可再生、高能量密度和环保等特性,所以氢气被认为是当代最有潜力的能源载体。在各种氢气生产技术中,结合可再生能源发电为动力的碱性水电解制氢气是目前最具前景的氢气制备方法,并且逐步取代了基于化石燃料的传统制氢方法。过渡金属二硫化物是目前非贵金属析氢电催化剂领域的研究热点之一。虽然过渡金属二硫化物在酸性条件下的催化作用机理被广泛研究,但是,过渡金属二硫化物在碱性条件下的催化活性位仍然不明确。本论文主要的研究内容为NiS₂电催化剂的合成和析氢活性测试,利用原位X射线吸收光谱探究电催化活性位及全电解水催化剂的设计。主要结果如下:第一章:简要介绍了水电解制氢气的背景和基本原理,以及不同种类的高效析氢电催化剂。第二章:用一种简单的方法分别在泡沫镍和碳布导电载体上合成了 NiS₂纳米片,并且NiS₂在碱性条件下表现出优异的析氢活性。在电催化析氢反应过程中,我们观测到NiS₂的催化活性不断提高,NiS₂在电催化析氢过程中存在一个电化学活化过程。第三章:用不同的表征手段对电化学活化后的N... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 背景——氢能
    1.2 氢气的制备方法
    1.3 电催化析氢反应(HER)
        1.3.1 电解水反应
        1.3.2 析氢反应机理
    1.4 析氢电催化剂的分类
        1.4.1 贵金属
        1.4.2 过渡金属及其合金
        1.4.3 过渡金属硫化物
        1.4.4 过渡金属硒化物
        1.4.5 过渡金属碳化物
        1.4.6 过渡金属氮化物
        1.4.7 过渡金属磷化物
        1.4.8 其他
    1.5 本论文的选题依据和研究内容
    1.6 参考文献
第二章 NiS_2的合成及其电催化析氢反应活性测试
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂
        2.2.2 仪器
        2.2.3 实验步骤
            2.2.3.1 二维Ni(OH)_2的合成
            2.2.3.2 NiS_2电催化剂的合成
        2.2.4 表征与测试
            2.2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
            2.2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
            2.2.4.3 X-射线衍射(XRD)
            2.2.4.4 拉曼光谱(RAMAN)
            2.2.4.5 原子力电镜(AFM)
            2.2.4.6 电化学测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 NF-NiS_2的结构和电化学性能表征
            2.3.1.1 NF-Ni(OH)_2的形貌和结构表征
            2.3.1.2 NF-NiS_2的形貌和结构表征
            2.3.1.3 NF-NiS_2的电催化HER活性表征
        2.3.2 CC-NiS_2的结构和电化学性能表征
            2.3.2.1 CC-Ni(OH)_2的形貌和结构表征
            2.3.2.2 CC-NiS_2的形貌和结构表征
            2.3.2.3 CC-NiS_2的电催化HER活性表征
    2.4 本章小结
    2.5 参考文献
第三章 NiS_2析氢反应电催化活性位的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂
        3.2.2 仪器
        3.2.3 实验步骤
            3.2.3.1 二维Ni(OH)_2的合成
            3.2.3.2 NiS_2电催化剂的合成
        3.2.4 表征与测试
            3.2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
            3.2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
            3.2.4.3 X-射线衍射(XRD)
            3.2.4.4 拉曼光谱(RAMAN)
            3.2.4.5 原子力电镜(AFM)
            3.2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)
            3.2.4.7 扩展X射线吸收精细光谱(EXAFS)
            3.2.4.8 原位X射线吸收光谱(in-situ XAS)
            3.2.4.9 电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 NF-NiS_2-A的形貌和结构组成表征
        3.3.2 CC-NiS_2-A的形貌和结构组成表征
        3.3.3 CC-NiS_2-A的电化学原位X射线吸收光谱表征
    3.4 本章小结
    3.5 参考文献
第四章 全电解水催化剂的设计
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂
        4.2.2 仪器
        4.2.3 实验步骤
            4.2.3.1 二维氢氧化镍及镍铁氢氧化物的合成
            4.2.3.2 NiS_2及NiFeS_2电催化剂的合成
        4.2.4 表征与测试
            4.2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
            4.2.4.2 X-射线衍射(XRD)
            4.2.4.5 电化学测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 NF-NiFeS_2的形貌和结构组成表征
        4.3.2 NF-NiFeS_2及水的全电解电化学性能表征
    4.4 本章小结
    4.5 参考文献
第五章 全文总结
附录: 硕士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3556415