不同维度Ir基纳米材料的可控合成及其电催化性能研究

发布时间：2022-09-27 16:52

　　由于化石燃料的快速消耗和日益严重的环境污染问题,人们对清洁、可持续发展的替代能源的需求日渐迫切。氢气因具有高能量密度且反应产物清洁无污染而被普遍认为是最理想的新型能源载体。目前,电解水法,包括阳极的析氧和阴极析氢两个半反应,是目前制备氢气最高效且环境友好的方法。贵金属基催化剂,包括Ir、Ru及其氧化物（IrO2和RuO2）被认为是催化性能最好的析氧反应（OER）催化剂,而Pt基催化剂析氢（HER）性能最佳。但是贵金属在地壳中储量稀少且价格昂贵,因此,如何提高贵金属的利用率、优化贵金属催化剂的性能成为了研究热点。一般认为,解决问题的有效途径通常有:1)调控催化剂的尺寸和形貌,增加所制备纳米材料的表面积、调整表面原子分布,进而提高其催化活性;2)掺杂相对廉价的金属、过渡金属或非金属,改变催化剂的化学组成,降低贵金属用量,利用金属之间或金属与非金属之间的协同效应和电子效应提高催化活性和稳定性;3)把贵金属纳米材料负载到载体上（如:石墨烯、碳纳米管、TiO2及TiC等）,在减少贵金属用量的同时提高催化剂的利用率。本文通过一步水热法,设计制备出了不同形貌、组成的Ir基纳米催化剂,并将其应用为OE... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 纳米材料简介
        1.1.1 纳米材料的分类
        1.1.2 纳米材料的特点
        1.1.3 纳米材料的应用及前景
    1.2 纳米材料常见的制备方法
        1.2.1 水热(溶剂热)合成法
        1.2.2 硬模板法
        1.2.3 软模板法
        1.2.4 静电纺丝法
        1.2.5 氰胶法
        1.2.6 Galvanic置换法(电化学置换法)
    1.3 纳米材料的表征手段
        1.3.1. 透射电子显微镜
        1.3.2. 扫描电子显微镜
        1.3.3. 粉末X射线衍射
        1.3.4. 气体吸附法
        1.3.5. X射线光电子能谱分析
        1.3.6. 能量色散X射线光谱分析
        1.3.7. 紫外可见分光光度法
        1.3.8. 红外吸收光谱法
        1.3.9. 拉曼光谱分析法
        1.3.10. 热重分析
    1.4 电解水反应
        1.4.1 氧析出反应机理及常见催化剂
        1.4.2 氢析出反应机理及常见催化剂
    1.5 本论文的选题意义及主要研究内容
第2章 一锅法合成多孔Ir纳米线及其电催化析氧反应活性
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂和化学药品
        2.2.2 多孔Ir NWs的制备
        2.2.3 物理表征
        2.2.4 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 多孔Ir NWs表征
        2.3.2 多孔Ir NWs的形成机理
        2.3.3 多孔Ir NWs的催化性能研究
    2.4 结论
第3章 二维超薄自支撑PdIr多孔纳米片的制备及其析氢析氧性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂和化学药品
        3.2.2 二维超薄自支撑PdIr多孔纳米片及其对比样的制备
        3.2.3 物理表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 二维超薄自支撑PdIr多孔纳米片的物理表征
        3.3.2 对比样的形貌表征
        3.3.3 二维超薄自支撑PdIr多孔纳米片的催化性能研究
    3.4 结论
第4章 氮掺杂石墨烯负载超细Ir纳米粒子及其高效电解水性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂和化学药品
        4.2.2 氮掺杂石墨烯负载超细Ir纳米粒子制备
        4.2.3 物理表征
        4.2.4 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 氮掺杂石墨烯负载超细Ir纳米粒子催化剂的物理表征
        4.3.2 氮掺杂石墨烯负载超细Ir纳米粒子的催化性能研究
    4.4 结论
第5章 总结与展望
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料的化学制备方法研究[J]. 李向果.  化工设计通讯. 2018(10)
[2]纳米材料及其技术的应用前景[J]. 张中太,林元华,唐子龙,张俊英.  材料工程. 2000(03)
[3]纳米材料研究进展Ⅰ——纳米材料结构与化学性质[J]. 翟庆洲,裘式纶,肖丰收,张宗涛,邵长路.  化学研究与应用. 1998(03)



本文编号：3681242