纳米结构钴基和钼基高效电催化剂构建及其水分解行为研究

发布时间：2023-03-21 20:21

　　随着传统能源的快速消耗,由此带来的能源危机和环境恶化问题引起人们的广泛关注,开发新型清洁能源势在必行。电催化能源转化技术具有操作简单,能量转化效率高等优点是清洁能源研究领域中的热点。本论文以电催化水分解为应用导向,研究高性能电催化剂。目前,电催化水分解反应面临电化学极化大,反应动力学慢,能耗高等问题,极大限制了能源转换效率。电极材料是电催化反应的重要载体,也是电催化过程中电子的传递介质和反应发生场所。因此,科学构建电极材料对提高电催化性能至关重要。贵金属材料是一类优异的电催化材料,但其稀有性和高昂的价格,限制了它在工业中的大规模应用。因此开发廉价、高效的电催化剂是电化学能源转化领域的重要课题。基于此,本论文旨在通过形貌控制、杂原子掺杂、孔结构引入等对非贵金属纳米复合材料进行有效调控,构建了高性能的电催化电极界面。本论文主要研究内容和结果如下:1.结合前驱物形貌导向法,首先在钛网上制备了Co₃S₄纳米刷电极,进一步通过低温磷化反应引入不同含量的P原子,成功构建了Co₃S_4-xP_x...

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 氢能的概述
    1.2 电催化水分解
        1.2.1 电催化水分解的基本原理
        1.2.2 不同类型的电解池
        1.2.3 电催化水分解的性能参数
        1.2.4 电催化水分解反应机理
    1.3 电催化剂研究进展
        1.3.1 析氢电催化剂
        1.3.2 析氧电催化剂
    1.4 本论文的选题依据和研究内容
        1.4.1 本论文的选题依据
        1.4.2 本论文的研究思路和创新点
第2章 实验设计和主要研究方法
    2.1 主要药品与仪器
        2.1.1 主要药品
        2.1.2 主要仪器
    2.2 物理化学性能表征技术
        2.2.1 X射线衍射仪
        2.2.2 场发射扫描电子显微镜
        2.2.3 透射电子显微镜
        2.2.4 X射线光电子能谱仪
        2.2.5 比表面积和孔径分布
    2.3 电化学性能研究方法
        2.3.1 电化学工作站
        2.3.2 电极制备
        2.3.3 电化学性能测试方法及评价
    2.4 理论计算方法和模型
第3章 Co₃S_4-xP_x纳米刷的构建及电催化水分解行为研究
    3.1 Co₃S_4-xP_x纳米刷的构建及其在全pH值电解液中析氢性能研究
        3.1.1 引言
        3.1.2 实验部分
        3.1.3 结果与讨论
        3.1.4 本节小结
    3.2 Co₃S₂P₂纳米刷在碱性电解液中全水分解性能研究
        3.2.1 引言
        3.2.2 实验部分
        3.2.3 结果与讨论
    3.3 本节小结
第4章 多孔氮掺杂碳包覆的Mo₂C纳米复合材料构建及其高效析氢性能和机理研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料物理化学结构
        4.3.2 电催化析氢性能研究
        4.3.3 电催化析氢反应途径与机理分析
    4.4 本章小结
第5章 MoP/NC纳米复合材料构建及其高效析氢催化行为研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料物理化学结构
        5.3.2 电催化析氢性能研究
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
科研成果
致谢



本文编号：3767234