基于MXene与过渡金属氢氧化物复合催化剂的光、电催化分解水性能研究

发布时间：2022-09-24 18:59

　　氢是在整个宇宙中含量最为丰富的物质,它构成了整个宇宙质量的75%,在化石能源日益枯竭的现状之下,氢被称为人类的终极能源。氢能属于二次能源,需要从水或者化石燃料等含氢物质中制得。水是氢的大“仓库”,从水中高效制取氢能,在不久的将来能够大大减少石油、煤矿等不可再生能源的使用。水裂解制氢同时产生氢气和氧气,其中产生氢气的过程是两个电子转移反应,而产生氧气是四电子历程的反应,因此需要更高的能量来克服产生氧气过程中发生的动力学障碍。在探索分解水制氢的技术中,通过电化学和光电化学的手段展开深入研究具有很大的潜力,开发高效的阳极和光阳极催化剂,克服缓慢的水氧化动力学,是分解水制氢的关键。本论文将水氧化催化剂铁钴层状双金属氢氧化物（FeCo-LDH）与二维材料MXene（Ti₃C₂T_x）结合,获得新型复合的水氧化阳极催化剂FeCo-LDH/MXene。MXene纳米片能够有效防止FeCo-LDH的聚集,增加了反应活性位点,使FeCo-LDH/MXene展现出了更高的电子转移能力和更大的电化学活性表面积。由于各个原子之间高效的协同作用,电... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 分解水制氢
        1.2.1 电催化分解水
        1.2.2 光电催化分解水
    1.3 基于过渡金属氢氧化物的水氧化催化剂
    1.4 二材料MXene在催化分解水中的应用
    1.5 半导体钒酸铋在光电化学中的应用
        1.5.1 BiVO_4的制备方法
        1.5.2 BiVO_4作为光电极的应用
    1.6 本文主要研究思路与内容
第2章 Fe Co-LDH/MXene复合催化剂电催化OER性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料
        2.2.2 分析测试仪器
        2.2.3 MXene(Ti_3C_2T_x)的合成
        2.2.4 复合催化剂的合成
        2.2.5 工作电极的修饰
        2.2.6 复合催化剂的表征
        2.2.7 电化学性能研究
        2.2.8 法拉第效率的测试
        2.2.9 TOF值测量
        2.2.10 电化学活性面积(ECSA)的测量
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 MAX,MXene,Fe Co-LDH/MXene的表征
        2.3.2 Fe Co-LDH/MXene复合催化剂电催化分解水性能研究
        2.3.3 MXene形貌对Fe Co-LDH/MXene电催化分解水活性的影响
        2.3.4 FeCo比例对复合催化剂形貌的影响
        2.3.5 FeCo-LDH/MXene的法拉第效率
    2.4 本章小结
第3章 NiOOH/MXene/BiVO_4复合光阳极光电催化OER性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 主要原料
        3.2.2 分析测试仪器
        3.2.3 复合光阳极MXene/Ni OOH/BiVO_4制备
        3.2.4 复合光阳极的表征
        3.2.5 光电化学性能研究
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 MXene/BiVO_4 复合光阳极的合成与表征
        3.3.2 MXene/BiVO_4 光电催化性能研究
        3.3.3 Ni OOH/MXene/BiVO_4 复合光阳极的制备与光电催化性能研究
    3.4 本章小结
第4章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的科研成果



本文编号：3680691