去合金化制备铜基催化剂及电催化析氧性能研究

发布时间：2023-03-21 11:56

　　析氧反应(OER)是水电解制氢的控制步骤,开发出具备高活性、高比表面积以及高稳定性的过渡金属析氧催化剂具有重要意义。目前所报道的铜基析氧催化剂的OER活性相比Ni、Co基等金属氧化物仍在明显差距。因此开发出高效、稳定的铜基析氧催化剂依然面临着挑战。去合金化法能有效地改进催化剂结构,暴露更多的活性位点,从而提升催化性能。本论文利用去合金化法制备自支撑型多孔铜基催化剂,并研究其OER催化剂性能。通过刻蚀Mg72Cu28、Mg61Cu28Cd11、Mg61Cu28Y11,并结合电化学阳极化处理,我们成功制备了一系列的自支撑型多孔铜基纳米线(p-CuNWs)。SEM表征所制备的p-CuNWs电极表面为均匀分布的纳米线。利用XRD和XPS对催化剂的晶相结构和价态进行表征,证明样品以Cu的氢氧化物为主。用线性扫描法(LSV)等电化学方法评估p-CuNWs的OER活性,其中以Mg72Cu28为前驱体制备的p-CuNWs的催化活性最高。在碱性条件中过电位在η=310 mV时,电流密度达到10 mA cm-2,塔菲尔斜率为85 mV dec-1,可持续催化10 h以上。我们同时证明通过Cd和Y元素的掺杂...

【文章页数】：69 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 析氧反应概论
        1.2.1 过电位与塔菲尔斜率
        1.2.2 电化学阻抗谱图与电化学比表面积
        1.2.3 稳定性
    1.3 过渡金属析氧反应催化剂的类型
        1.3.1 Ni基OER催化剂
        1.3.2 Co基OER催化剂
        1.3.3 Fe基OER催化剂
        1.3.4 Mn基OER催化剂
        1.3.5 Cu基OER催化剂
    1.4 去合金化法制备多孔材料
    1.5 本课题的研究意义与方法
        1.5.1 研究内容与意义
        1.5.2 研究方法
        1.5.3 创新点
第2章 化学刻蚀CuMg系列合金及析氧性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验准备
        2.2.1 实验仪器
        2.2.2 合金条带的制备
    2.3 化学刻蚀Mg₇₂Cu₂₈及OER性能探究
        2.3.1 p-CuNWs、p-Cu样品的制备
        2.3.2 p-Cu和p-CuNWs样品微观形貌
        2.3.3 p-Cu和p-CuNWs样品晶体结构
        2.3.4 p-CuNWs样品价态分析
        2.3.5 p-CuNWs电化学性能分析
    2.4 化学刻蚀Mg₆₁Cu₂₈Cd₁₁、Mg₆₁Cu₂₈Y₁₁及OER性能探究
        2.4.1 p(Cd)-Cu、p(Y)-Cu、p(Cd)-CuNWs和p(Y)-CuNWs样品制备
        2.4.2 p(Cd)-CuNWs和p(Y)-CuNWs样品微观形貌
        2.4.3 p(Cd)-CuNWs和p(Y)-CuNWs样品晶体结构
        2.4.4 p(Cd)-CuNWs和p(Y)-CuNWs电化学性能分析
    2.5 本章小结
第3章 电化学刻蚀CuAl系列合金及析氧性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 Al₆₀Cu₃₆Co₄和Al₆₀Cu₄₀的制备
        3.2.3 Al₆₀Cu₃₆Co₄样品的表征
    3.3 电化学刻蚀Al₆₀Cu₃₆Co₄和Al₆₀Cu₄₀及OER性能探究
        3.3.1 p-CuCoO_x及p-CuO_x样品制备
        3.3.2 p-CuCoO_x及p-CuO_x样品微观形貌以及组成
        3.3.3 p-CuCoO_x及p-CuO_x样品晶体结构及组成
        3.3.4 p-CuCoO_x及p-CuO_x样品电化学性能分析
    3.4 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望及建议
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果果



本文编号：3766966