磁控溅射法制备钌基氧析出电催化剂研究

发布时间：2022-05-02 20:21

　　在高科技飞速发展的今天,地球储存的化学能源飞速消耗,由此产生了比较严重的能源危机以及环境污染问题。氢能作为清洁绿色的高密度能源,是目前首选的可替代能源。在目前的制氢技术中,电解水制氢最具有前景,它的原料为水,产物为氢气和氧气,因此对环境无污染。在电解水制氢的过程中,不仅仅要考虑产氢过程,产氧作为水电解的半反应同样是十分重要的。然而氧析出反应（Oxygen evolution reaction,OER）作为四电子反应,具有较高的动力学障碍,会对能源转换有非常大的影响。因此研究合适的OER催化剂十分必要。目前钌基催化剂具有较高活性,是市场上最主要的OER催化剂。但是商业的RuO₂催化剂在10 mA·cm^-2的电流密度下其过电势仍需要420 mV,需进一步提高。因此本文旨在研究如何更为高效的利用钌基材料得到更优的OER活性。主要通过磁控溅射的不同制备方法以及非贵金属Fe和Co的掺杂来研究。具体研究内容如下:（1）通过磁控溅射技术制备出不同的RuO₂催化剂。在射频通氧溅射下,RuO₂-R（O）催化剂具有相对... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究目的及意义
    1.2 析氧催化剂的研究进展
        1.2.1 氧族金属化合物
        1.2.2 氮族金属化合物
        1.2.3 硼族金属化合物
        1.2.4 碳族金属化合物
        1.2.5 非金属催化剂
    1.3 本论文研究内容和思路
第二章 不同方法制备RuO_2电催化剂及析氧活性研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验耗材和仪器
        2.2.2 RuO_2催化剂的制备
        2.2.3 RuO_2-R(O)催化剂优化实验
        2.2.4 催化剂的表征及电化学性能测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 不同方法制备的RuO_2催化剂
        2.3.2 RuO_2-R(O)优化实验
    2.4 本章小结
第三章 Fe掺杂RuO_2电催化剂的析氧活性研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验耗材和仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 催化剂的表征及电化学性能测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 Fe掺杂RuO_2催化剂的表征及析氧活性
        3.3.2 Fe掺杂量对RuO_2催化剂析氧活性的影响
        3.3.3 热氧化温度对Fe掺杂RuO_2催化剂析氧活性的影响
    3.4 本章小结
第四章 RuCo电催化剂的析氧活性研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验耗材和仪器
        4.2.2 催化剂的制备
        4.2.3 溶液的配制
        4.2.4 催化剂的表征及电化学性能测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 RuCo-600 催化剂的表征和析氧活性
        4.3.2 CV脱合金段数对RuCo催化剂的影响
        4.3.3 不同电解液的脱合金对RuCo催化剂的影响
        4.3.4 不同比例的RuCo脱合金催化剂
    4.4 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果



本文编号：3649891