铁钴基尖晶石化合物的制备及其电催化分解水性能研究

发布时间：2022-10-19 21:30

　　由于大量使用化石能源所带来的全球环境问题日益凸显,开发新型的清洁能源代替传统的化石能源已迫在眉睫。氢能作为一种能量密度高、质量轻、含量丰富以及环境友好无污染的新型能源,是化石能源最理想的替代者之一。在众多制氢技术中,电解水是较为理想的制氢方式,但较高的过电位和缓慢的电极反应动力学所导致的高能耗严重制约了电解水制氢的发展。优异的电催化剂有助于降低析氢反应（HER）和析氧反应（OER）能垒,提升HER和OER动力学。目前,最有效的HER和OER催化剂分别是Pt、RuO₂和IrO₂,但高昂的价格和较低的含量严重制约其大规模应用。因此,迫切需要开发稳定高效、含量丰富的非贵金属催化剂。Ni基、Co基等过度金属氧化物因具有催化性能好、成本低等优点是目前OER催化剂的研究热点。大量研究表明Fe元素的引入有助于提升Ni基化合物的OER和HER催化活性,但其对Co基化合物催化性能影响的研究还比较少。基于此,本文首先采用水热法制备了负载于泡沫镍（Ni foam,NF）上的OER催化剂FeCo₂O₄,研究了其OER性能。... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 氢气的制备方法
        1.2.1 化石燃料制氢
        1.2.2 生物技术制氢
        1.2.3 水分解制氢
    1.3 电催化分解水机理
        1.3.1 析氢反应(HER)及其电催化剂
        1.3.2 析氧反应(OER)及其电催化剂
        1.3.3 双功能电催化剂
    1.4 Co基催化剂电催化性能提升方法
        1.4.1 结构设计
        1.4.2 组分调控
        1.4.3 导电基底耦合
    1.5 本论文的主要内容及创新点
        1.5.1 本论文的主要内容
        1.5.2 本论文的创新点
2 FeCo_2O_4/NF的制备及其电催化析氧性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂及仪器设备
    2.3 实验方法及步骤
        2.3.1 FeCo_2O_4/NF的制备
        2.3.2 FeCo_2O_4/NF的结构组分表征方法
        2.3.3 FeCo_2O_4/NF的电催化析氧性能测试方法
    2.4 FeCo_2O_4/NF的结构组分表征结果与分析
        2.4.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.4.2 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.4.3 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析
        2.4.4 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
    2.5 FeCo_2O_4/NF的电催化析氧性能测试结果与分析
        2.5.1 线性扫描伏安法(LSV)曲线分析
        2.5.2 塔菲尔(Tafel)曲线、ECSA和转化频率(TOF)分析
        2.5.3 稳定性分析
    2.6 本章小结
3 FeCo_2S_4/NF的制备及其电催化全分解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂及仪器设备
    3.3 实验方法及步骤
        3.3.1 FeCo_2S_4/NF的制备
        3.3.2 FeCo_2S_4/NF的结构组分表征方法
        3.3.3 FeCo_2S_4/NF的电催化分解水性能测试方法
    3.4 FeCo_2S_4/NF的结构组分表征结果与分析
        3.4.1 X射线衍射(XRD)分析
        3.4.2 X射线光电子能谱(XPS)分析
        3.4.3 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析
        3.4.4 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
        3.4.5 透射电子显微镜(TEM)分析
    3.5 FeCo_2S_4/NF的电催化分解水性能测试结果与分析
        3.5.1 FeCo_2S_4/NF电催化析氧性能测试结果与分析
        3.5.2 FeCo_2S_4/NF电催化析氢性能测试结果与分析
        3.5.3 FeCo_2S_4/NF的 ECSA计算
        3.5.4 FeCo_2S_4/NF的交流阻抗测试结果与分析
        3.5.5 FeCo_2S_4/NF电催化水的全分解性能测试结果与分析
        3.5.6 FeCo_2S_4/NF电催化过程结构演变的探究与分析
        3.5.7 机理解释
    3.6 本章小结
4 结论与展望
    4.1 论文的主要结论
    4.2 后期工作及展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文
    B.作者在攻读硕士学位期间获得的奖励荣誉
    C.学位论文数据集
致谢



本文编号：3694138