自催化生长的碳纳米管基电催化材料及其电解水性能研究

发布时间：2022-10-20 15:15

　　开发清洁、高效的新能源,减少化石能源的开采与依赖是当代走可持续发展道路的不二选择,氢能源具有来源广泛,绿色清洁,燃烧产物无污染且可回收利用等优点,是未来最具发展潜力的新能源之一。利用碱性溶液电解水产氢可以避免以往酸雾对设备的腐蚀、产物不纯等不良因素,成为产出高纯氢气的有效途径,电解水所涉及的两个半反应:阴极析氢反应（HER）,阳极析氧反应（OER）,对于电解水的效率都起到至关重要的作用。目前被普遍认为最高效的催化剂为贵金属催化剂,商业Pt/C对于阴极HER反应的催化能力至今很难被超越,IrO₂和RuO₂也是被公认具有优异的阳极OER催化活性的贵金属催化剂,虽然贵金属拥有很高的活性,但其昂贵的成本和在反应中易团聚失活的现象极大地限制了它们的广泛应用。因此,本文拟通过合成一种自催化生长的碳纳米管包裹过渡金属化合物材料,该类材料拥有较好的导电性和稳定的管状结构,不仅价格低廉,更具有较高的活性面积,电化学测试结果表明,这些管状结构包裹的纳米颗粒具有优异催化活性的同时,更加以独特的结构特征保证了催化过程的稳定性,作为双功能材料应用于电解水时,能有效的降... 

【文章页数】：112 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 电解水概述
        1.2.1 电解水发展史和工作原理
        1.2.2 电解水阴极反应分析
        1.2.3 电解水阳极反应分析
    1.3 电催化剂的分类和研究进展
        1.3.1 贵金属催化剂
        1.3.2 过渡金属催化剂
        1.3.3 非金属催化剂
        1.3.4 碳基底催化剂
    1.4 电催化剂常见的制备方法
        1.4.1 高温固相法
        1.4.2 水热合成法
        1.4.3 模板法
        1.4.4 气相沉积法
        1.4.5 电沉积法
        1.4.6 浸渍法
    1.5 本论文的选题意义与设计思路
    1.6 参考文献
第二章 实验用品及表征方法
    2.1 实验用品
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 物理表征
        2.2.1 形貌及元素分布
        2.2.2 晶相及价态表征
        2.2.3 结构表征
    2.3 性能测试
        2.3.1 三电极体系下测试
        2.3.2 两电极体系下测试
    2.4 参考文献
第三章 硫、氮共掺杂碳纳米管包裹核壳结构的CoS_2@Co: 一种高效稳定的双功能催化剂应用于全水分解
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 N-CNTs/Co的合成
        3.2.2 N-CNTs/Co_3O_4的合成
        3.2.3 S,N-CNTs/CoS_2 @Co的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌与结构分析
        3.3.2 电化学性能
    3.4 本章小结
    3.5 参考文献
第四章 Mo_xC改性吡啶-N诱导生成NiS_2@Mo_2C/碳纳米管:高效的电催化剂应用于全解水
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 N-CNTs/Ni的制备
        4.2.2 N-CNTs/Ni@Mo_xC的制备
        4.2.3 N-CNTs/NiS_2@Ni的制备
        4.2.4 N-CNTs/NiS_2@Mo_2C的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌与结构分析
        4.3.2 电化学性能
    4.4 本章小结
    4.5 参考文献
第五章 S/Se改性N掺杂碳纳米管构筑的高效异质结析氧催化剂
    5.1 引言
    5.2 实验步骤
        5.2.1 N-CNTs@Ni_xFe_y的制备
        5.2.2 N-CNTs@NiS_2/Fe_7S_8的制备
        5.2.3 N-CNTs@NiSe_2/Fe_3Se_4的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 形貌与结构分析
        5.3.2 电化学性能
    5.4 本章小结
    5.5 参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3694776