不锈钢基电极的表面改性及其电化学性能研究
发布时间：2022-12-08 04:45
近年来,随着环境污染的加剧和人们对不可再生资源的认识加深,迫切需要寻找一种更清洁高效的能源供应方式,以减少对化石能源的依赖。氢由于其清洁和高效的特性而被认为是未来最有希望的能源载体和化石能源的最佳替代品。制备氢气的途径有很多种,其中较为有效的是通过电解水来制备氢气。但是直接电解水能耗较高,所以需要合适的催化剂去降低水分解反应的能垒。氢氧化镍铁复合材料由于具有良好的催化性能,较低的成本和丰富的资源而引起研究者的广泛关注。不锈钢的主要成分是催化活性金属（Ni,Fe和Cr）,此外,不锈钢无毒且成本低,因此,将它们应用在电解水工艺中可以大幅度降低生产工艺成本。鉴于此,本文选取316 L不锈钢烧结纤维毡为基底,通过一系列方法对不锈钢基电极进行改性,提高其电解催化水分解的性能。本论文的主要研究内容和成果如下:（1）通过循环伏安法原位改性不锈钢基电极,与传统方法相比,该方法简单易行,不需要额外添加镍铁源,可直接在碱性电解液中进行改性。论文探究了循环伏安的扫描范围、扫描速率、循环圈数以及电解质浓度对不锈钢析氧催化性能的影响,确定了循环伏安法改性不锈钢基电极制备工艺的最优参数,并且深入研究了循环伏安法改...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电催化水分解简介
1.2.1 电催化分解水的发展概况
1.2.2 电解水析氧的反应原理
1.2.3 电解水析氢的反应原理
1.3 电催化水分解反应催化剂的研究概况
1.3.1 析氧反应催化剂
1.3.2 析氢反应催化剂
1.3.3 双功能催化剂
1.4 不锈钢材料的发展和应用
1.4.1 不锈钢材料简介
1.4.2 不锈钢基电催化剂的优点
1.4.3 不锈钢基电催化剂的研究状况
1.5 本文研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 样品制备
2.2.1 循环伏安法改性不锈钢基电极的制备
2.2.2 硫化法改性不锈钢基电极的制备
2.2.3 恒电流法改性不锈钢基电极的制备
2.3 材料结构分析及表征
2.3.1 扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 X射线光电子能谱
2.3.4 X射线衍射分析
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安法
2.4.2 线性扫描伏安测试
2.4.3 塔菲尔曲线
2.4.4 稳定性测试
2.4.5 交流阻抗测试
2.4.6 双电层电容
第三章 循环伏安法改性不锈钢基电极及其析氧性能研究
3.1 引言
3.2 改性不锈钢基电极的结构表征
3.2.1 改性不锈钢基电极的SEM结果分析
3.2.2 改性不锈钢基电极的XRD结果分析
3.2.3 改性不锈钢基电极的XPS分析
3.2.4 改性不锈钢基电极的HRTEM分析
3.2.5 改性不锈钢基电极的EDS分析
3.3 循环伏安改性不锈钢基电极的机理探究
3.4 CV改性不锈钢基电极的工艺优化
3.4.1 CV扫描范围对不锈钢基电极析氧性能的影响
3.4.2 CV扫描速率对不锈钢基电极析氧性能的影响
3.4.3 CV循环圈数对不锈钢基电极的析氧性能的影响
3.4.4 电解质浓度对不锈钢基电极对析氧性能的影响
3.5 改性不锈钢电极的析氧稳定性分析
3.6 SSF-F电极在碳酸盐中的应用
3.6.1 SSF-F电极在碳酸盐中的析氧活性
3.6.2 SSF-F电极在碳酸盐中的析氧稳定性
3.7 本章小结
第四章 硫化法改性不锈钢基电极及其析氢性能研究
4.1 引言
4.2 掺杂元素对不锈钢基电极析氢性能的影响
4.2.1 掺杂元素不锈钢基电极的物理表征
4.2.2 掺杂元素对不锈钢基电极电化学性能的影响
4.3 SSF@S电极的制备工艺优化
4.3.1 煅烧温度对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.3.2 煅烧时间对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.3.3 硫载量对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.4 SSF@S电极的析氢稳定性探究
4.5 本章小结
第五章 恒电流沉积法改性不锈钢基电极及全水电解性能研究
5.1 引言
5.2 恒电流改性不锈钢基电极的结构表征
5.2.1 恒电流改性不锈钢基电极的SEM分析
5.2.2 恒电流改性不锈钢基电极的EDS分析
5.2.3 恒电流改性不锈钢基电极的HRTEM分析
5.2.4 恒电流改性不锈钢基电极的XPS分析
5.3 恒电流改性不锈钢基电极的工艺优化
5.3.1 恒电流沉积时间对SSF@NiFe电极的电化学性能影响
5.3.2 金属元素含量比例对SSF@NiFe电极的影响
5.3.3 金属总离子浓度对SSF@NiFe电极的影响
5.3.4 沉积电流密度对SSF@NiFe电极的影响
5.4 恒电流改性不锈钢基电极的稳定性测试
5.5 全水电解的电化学性能
5.6 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 创新点
参考文献
致谢
发表成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Adsorption-energy-based activity descriptors for electrocatalysts in energy storage applications[J]. Youwei Wang,Wujie Qiu,Erhong Song,Feng Gu,Zhihui Zheng,Xiaolin Zhao,Yingqin Zhao,Jianjun Liu,Wenqing Zhang. National Science Review. 2018(03)
博士论文
[1]镍基硫属自支撑电极的制备及其电解水析氢性能的研究[D]. 景锋.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]电化学还原硫制备金属硫化物及其析氢性能的研究[D]. 李青.太原理工大学 2019
[2]电沉积制备多孔Ni-M-CeO2（M=Mo、W、P）复合镀层及其催化析氢性能研究[D]. 张亚东.江西理工大学 2019
[3]基于过渡金属化合物的制备及其催化析氢性能的研究[D]. 罗佳娴.暨南大学 2018
[4]电沉积制备过渡金属催化剂及其电催化分解水性能[D]. 马贤杰.北京化工大学 2018
[5]CoFe系氧化物和氢氧化物的制备及其电催化水分解性能研究[D]. 韩露露.山东大学 2018
[6]多级结构非贵金属复合物的制备及其电催化制氢性能的研究[D]. 张衷译.北京化工大学 2018
[7]钴钒铁钼基金属化合物电催化剂的制备及其电解水性能的研究[D]. 覃韦炜.北京化工大学 2018
[8]阳极析氧催化剂的原位生成及其性能研究[D]. 王维.太原理工大学 2011
本文编号：3713576
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电催化水分解简介
1.2.1 电催化分解水的发展概况
1.2.2 电解水析氧的反应原理
1.2.3 电解水析氢的反应原理
1.3 电催化水分解反应催化剂的研究概况
1.3.1 析氧反应催化剂
1.3.2 析氢反应催化剂
1.3.3 双功能催化剂
1.4 不锈钢材料的发展和应用
1.4.1 不锈钢材料简介
1.4.2 不锈钢基电催化剂的优点
1.4.3 不锈钢基电催化剂的研究状况
1.5 本文研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 样品制备
2.2.1 循环伏安法改性不锈钢基电极的制备
2.2.2 硫化法改性不锈钢基电极的制备
2.2.3 恒电流法改性不锈钢基电极的制备
2.3 材料结构分析及表征
2.3.1 扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 X射线光电子能谱
2.3.4 X射线衍射分析
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安法
2.4.2 线性扫描伏安测试
2.4.3 塔菲尔曲线
2.4.4 稳定性测试
2.4.5 交流阻抗测试
2.4.6 双电层电容
第三章 循环伏安法改性不锈钢基电极及其析氧性能研究
3.1 引言
3.2 改性不锈钢基电极的结构表征
3.2.1 改性不锈钢基电极的SEM结果分析
3.2.2 改性不锈钢基电极的XRD结果分析
3.2.3 改性不锈钢基电极的XPS分析
3.2.4 改性不锈钢基电极的HRTEM分析
3.2.5 改性不锈钢基电极的EDS分析
3.3 循环伏安改性不锈钢基电极的机理探究
3.4 CV改性不锈钢基电极的工艺优化
3.4.1 CV扫描范围对不锈钢基电极析氧性能的影响
3.4.2 CV扫描速率对不锈钢基电极析氧性能的影响
3.4.3 CV循环圈数对不锈钢基电极的析氧性能的影响
3.4.4 电解质浓度对不锈钢基电极对析氧性能的影响
3.5 改性不锈钢电极的析氧稳定性分析
3.6 SSF-F电极在碳酸盐中的应用
3.6.1 SSF-F电极在碳酸盐中的析氧活性
3.6.2 SSF-F电极在碳酸盐中的析氧稳定性
3.7 本章小结
第四章 硫化法改性不锈钢基电极及其析氢性能研究
4.1 引言
4.2 掺杂元素对不锈钢基电极析氢性能的影响
4.2.1 掺杂元素不锈钢基电极的物理表征
4.2.2 掺杂元素对不锈钢基电极电化学性能的影响
4.3 SSF@S电极的制备工艺优化
4.3.1 煅烧温度对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.3.2 煅烧时间对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.3.3 硫载量对SSF@S电极的析氢性能的影响
4.4 SSF@S电极的析氢稳定性探究
4.5 本章小结
第五章 恒电流沉积法改性不锈钢基电极及全水电解性能研究
5.1 引言
5.2 恒电流改性不锈钢基电极的结构表征
5.2.1 恒电流改性不锈钢基电极的SEM分析
5.2.2 恒电流改性不锈钢基电极的EDS分析
5.2.3 恒电流改性不锈钢基电极的HRTEM分析
5.2.4 恒电流改性不锈钢基电极的XPS分析
5.3 恒电流改性不锈钢基电极的工艺优化
5.3.1 恒电流沉积时间对SSF@NiFe电极的电化学性能影响
5.3.2 金属元素含量比例对SSF@NiFe电极的影响
5.3.3 金属总离子浓度对SSF@NiFe电极的影响
5.3.4 沉积电流密度对SSF@NiFe电极的影响
5.4 恒电流改性不锈钢基电极的稳定性测试
5.5 全水电解的电化学性能
5.6 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 创新点
参考文献
致谢
发表成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Adsorption-energy-based activity descriptors for electrocatalysts in energy storage applications[J]. Youwei Wang,Wujie Qiu,Erhong Song,Feng Gu,Zhihui Zheng,Xiaolin Zhao,Yingqin Zhao,Jianjun Liu,Wenqing Zhang. National Science Review. 2018(03)
博士论文
[1]镍基硫属自支撑电极的制备及其电解水析氢性能的研究[D]. 景锋.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]电化学还原硫制备金属硫化物及其析氢性能的研究[D]. 李青.太原理工大学 2019
[2]电沉积制备多孔Ni-M-CeO2（M=Mo、W、P）复合镀层及其催化析氢性能研究[D]. 张亚东.江西理工大学 2019
[3]基于过渡金属化合物的制备及其催化析氢性能的研究[D]. 罗佳娴.暨南大学 2018
[4]电沉积制备过渡金属催化剂及其电催化分解水性能[D]. 马贤杰.北京化工大学 2018
[5]CoFe系氧化物和氢氧化物的制备及其电催化水分解性能研究[D]. 韩露露.山东大学 2018
[6]多级结构非贵金属复合物的制备及其电催化制氢性能的研究[D]. 张衷译.北京化工大学 2018
[7]钴钒铁钼基金属化合物电催化剂的制备及其电解水性能的研究[D]. 覃韦炜.北京化工大学 2018
[8]阳极析氧催化剂的原位生成及其性能研究[D]. 王维.太原理工大学 2011
本文编号：3713576
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3713576.html
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