介孔磷化铁电解水催化剂的制备及其析氢性能研究

发布时间：2023-02-08 18:26

　　在化石能源逐渐枯竭的当下,寻找高效、可持续利用的清洁能源成为当今的研究重点。其中,氢能具有重量能量密度大、生成物无污染、可再生的优点,是一种理想的清洁能源。在多种制氢方法中,电解水制氢法符合能源再生和降低环境污染的要求,是一种清洁、高效的可持续制氢方法。在电解水过程中,催化剂的使用可降低水分子分解所需的过电位,从而降低能耗。目前,Pt族金属具有催化活性高、析氢过电位小的优点,是目前最理想的电解水催化剂。但是,储量少、成本高,不适合大规模生产应用。因此,开发廉价、高效和可持续的催化剂材料对电解水制氢技术的大规模应用具有重要意义。在多种催化剂材料中,过渡金属磷化物具有高电导率、高催化活性、价格低廉等优点,成为非贵金属电解水催化剂中的典型代表。在过渡金属磷化物中引入多孔结构有助于催化过程中活性位点的暴露和物质的传输。在各种多孔结构中,介孔结构具有比表面积大、孔隙率高等优点,可满足上述要求。考虑到在各种过渡金属中,铁的储量最为丰富且价格低廉,本文以磷化铁为催化活性物质,通过不同的合成方法,成功制备了两种不同结构的介孔磷化铁自支撑电极,并对其电解水催化性能进行了研究。首先,我们采用溶胶-凝胶法和...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水制氢
        1.2.1 电解水制氢原理
        1.2.2 电解水析氢催化性能评估方法
    1.3 过渡金属磷化物析氢催化剂概述
        1.3.1 过渡金属磷化物的结构与制备方法
        1.3.2 过渡金属磷化物电解水催化剂研究进展
    1.4 介孔材料概述
        1.4.1 介孔材料的制备方法
        1.4.2 介孔材料在电解水催化剂方面的应用
    1.5 本文的研究意义与研究内容
第2章 实验部分
    2.1 化学试剂
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 测试表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜分析(SEM)
        2.3.3 透射电镜分析(TEM)
        2.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.5 N₂ 吸附脱附测试
        2.3.6 接触角测试
        2.3.7 电感耦合等离子体原子发射光谱测试(ICP-AES)
        2.3.8 电化学性能测试
第3章 介孔磷化铁自支撑电极的制备及其析氢催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 催化剂的制备
        3.2.1 介孔磷化铁自支撑电极(meso-FeP/CC)的制备
        3.2.2 对比样品的制备
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Meso-FeP/CC的组成与结构表征
        3.3.2 Meso-FeP/CC的电化学性能表征
    3.4 本章小结
第4章 有序介孔磷化铁自支撑电极的制备及其析氢催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
        4.2.1 有序介孔磷化铁自支撑电极(ordered meso-FeP/CC)的制备
        4.2.2 对比样品的制备
        4.2.3 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ordered meso-FeP/CC的组成与结构表征
        4.3.2 Ordered meso-FeP/CC电化学性能表征
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3738160