双金属催化剂的制备及其电化学性能研究

发布时间：2022-06-02 21:51

　　近年来,因燃烧不可再生的化石燃料而导致的温室气体排放被认为是加剧全球气候变暖和大气污染的主要原因,可再生的清洁能源代替化石燃料可以有效缓解因燃烧化石燃料带来的环境问题。氢能因其高能量密度、清洁和可持续的优点而受到广泛关注,水电解则是一种先进的能源转换技术,用于生产氢能,其可潜在地大量存储间歇性的可再生能源。电解水制氢包含析氢反应（HER）和析氧反应（OER）,目前Pt系贵金属是最优异的催化剂,但因其成本高和资源匮乏而不能被大规模商用。为此,研究人员致力于开发非贵金属催化剂,其中以过渡金属（Fe、Co、Ni、Mo）为代表,用非贵金属来代替贵金属催化剂面临的主要问题是如何提高催化剂的反应活性,从而降低催化反应能垒和减少能量的消耗。迄今为止,科研人员主要通过增强材料的本征催化活性和调控其纳米结构来提高材料的催化性能:一方面,载体效应和界面效应可促进材料的本征催化活性,因其可以对反应中间体在电催化剂表面的化学吸附产生较强的调制作用,能够加快电解水的动力学反应;另一方面,合理的电催化剂结构可增加活性位点的数量,主要为活性金属相和非金属杂原子的掺入,从而形成合理的材料结构,显著提高材料的催化活性。... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水反应机理的研究现状
        1.2.1 析氢反应(HER)的反应机理研究
        1.2.2 析氧反应(OER)的反应机理研究
    1.3 电解水表征参数
        1.3.1 过电位
        1.3.2 电化学阻抗谱分析(EIS)
        1.3.3 Tafel斜率和交换电流密度(j0)
        1.3.4 周转频率(TOF)
        1.3.5 电化学活性面积(ECSA)
        1.3.6 稳定性
    1.4 电解水催化剂的研究进展
        1.4.1 合金催化剂
        1.4.2 过渡金属氧化物
        1.4.3 过渡金属氢氧化物
        1.4.4 过渡金属磷化物
        1.4.5 过渡金属硫化物
    1.5 本论文的选题背景和研究工作
第二章 分散在N,P共掺杂石墨烯表面的超细CoRu合金用于电催化水裂解
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 前驱体的制备
        2.2.2 CoRu/N,P-G催化剂的制备
        2.2.3 CoRu/N,P-G电极的制备
        2.2.4 CoRu/N,P-G的表征
        2.2.5 CoRu/N,P-G的电化学表征
    2.3 表征结果及讨论
        2.3.1 CoRu/N,P-G催化剂的形貌、结构及组成分析
        2.3.2 CoRu/N,P-G催化剂HER性能
    2.4 本章小结
第三章 石墨烯层封装的MoNi_4-NiMoO_4用于电催化水裂解的双功能催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 水热法合成NiMoO4前驱体
        3.2.2 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF催化剂的制备
        3.2.3 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF催化剂电极的制备
        3.2.4 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF的形貌表征
        3.2.5 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF的电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF的形貌,结构及组成分析。
        3.3.2 G@MoNi_4-NiMoO_4/NF在碱性条件下电化学性能
    3.4 本章小结
第四章 Ru2P粒子修饰在Ni2P纳米片上在全p H范围内用于高效析氢
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 前驱体Ni(OH)_2/CC的制备
        4.2.2 Ru_2P-Ni_2P/CC的合成
        4.2.3 Ru_2P-Ni_2P/CC催化剂电极的制备
        4.2.4 Ru_2P-Ni_2P/CC的形貌表征
        4.2.5 Ru_2P-Ni_2P/CC的电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ru_2P-Ni_2P/CC的形貌,结构及组成分析。
        4.3.2 催化剂Ru_2P-Ni_2P/CC在全p H下的HER性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3653152