不锈钢基过渡金属磷化物纳米结构设计及电解水性能研究

发布时间：2022-08-08 14:55

　　氢气作为一种清洁的可再生能源并且燃烧值高,有望取代人们经常使用的化石燃料。电解水能将可再生电能转化为化学能并将其储存在氢气中。高活性且廉价的电催化剂的开发是工业电解水生产氢气面临的主要问题。过渡金属材料价格低廉、储量丰富、并拥有接近于贵金属Pt的氢吸附吉布斯自由能,代表了一类在电解水领域很有应用前景的材料。然而,单纯的过渡金属材料仍然存在催化活性表面积不够大、活性位点少和导电性差的问题,导电基底的引入能够有效地解决这些问题。基于此,本文主要选用工业上廉价的316L不锈钢作为基底,研究工业不锈钢网目数对其性能的影响,并进一步通过与过渡金属磷化物进行复合构筑高效电催化剂。对样品的纳米结构、组分及形貌进行调控,并对设计的电催化剂进行析氢活性和稳定性测试。重点研究了不锈钢的引入对过渡金属磷化物电催化析氢性能的提高。所开发的低成本、高活性和良好稳定的电催化剂,为实现电解水制氢的工业化发展提供了一定的实验基础。详细研究内容如下:1.工业不锈钢网电催化HER性能研究。首先对不同目数316L不锈钢网在酸性条件下进行析氢性能研究。实验结果表明工业上廉价的316L不锈钢网具有良好的电催化析氢性能。同时随着... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 研究背景
    1.2 电解水简介
        1.2.1 电解水的基本原理
        1.2.2 析氢反应机理
        1.2.3 析氧反应机理
        1.2.4 电解水催化剂的构建
    1.3 过渡金属磷化物
        1.3.1 过渡金属磷化物纳米材料的概述
        1.3.2 过渡金属磷化物电解水性能的研究进展
        1.3.3 不锈钢导电基底
    1.4 本论文的选题思路和主要研究内容
        1.4.1 论文的选题思路
        1.4.2 主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂和仪器
    2.2 样品的测试、分析和表征
    2.3 样品的电化学性能测试
第三章 工业不锈钢网电催化HER性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品和仪器
        3.2.2 样品的处理
        3.2.3 电极制备和电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 不同目数不锈钢的结构和形貌表征
        3.3.2 不同目数不锈钢的析氢性能测试
        3.3.3 不同目数不锈钢的阻抗和催化活性表面积研究
        3.3.4 1600 目316L SS的稳定性测试
    3.4 本章小结
第四章 多孔CoP纳米线阵列/不锈钢网作为HER/OER双功能电催化剂
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品和仪器
        4.2.2 样品的合成
        4.2.3 电极制备和电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CoP/SS样品的形貌和结构表征
        4.3.2 CoP/SS样品的析氢性能测试
        4.3.3 酸性HER的催化活性表面积和阻抗的研究
        4.3.4 CoP/SS样品的析氧性能测试
        4.3.5 碱性OER活性表面积和阻抗的研究
        4.3.6 样品的电化学稳定性研究
        4.3.7 CoP/SS样品的全分解水性能研究
        4.3.8 CoP/SS的理论计算
    4.4 本章小结
第五章 电极氧化不锈钢负载Ni_2P的界面结构优化及其碱性HER性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验药品和仪器
        5.2.2 样品的制备
        5.2.3 电极制备和电化学性能测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 样品的形貌和结构表征
        5.3.2 Ni_2P/SS复合样品的析氢性能测试
        5.3.3 不同电极氧化不锈钢上负载Ni_2P的析氢性能测试
        5.3.4 碱性HER的阻抗和催化活性表面积的研究
        5.3.5 样品的电化学稳定性研究
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要科研成果



本文编号：3671717