含Ni磷化物/碳纳米复合材料的制备及其电催化性能研究

发布时间：2023-04-01 21:55

　　随着能源危机和环境污染问题不断加重,开发高效、清洁、可替代的绿色能源具有重要意义。目前,电解水技术已经成为最具发展前景的能源转换技术之一,其反应过程包含析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。这两个反应均需要高活性的催化剂来加速反应动力学以提高节能效率。目前,贵金属基催化剂物被认为是最高效的水分解电催化剂。然而,它们的高成本和低储量严重限制了它们在工业中的大规模应用。因此,开发高性能、低成本的非贵金属催化剂成为催化领域发展的关键。针对上述问题,本文利用高导电的碳材料作为基底,在其表面可控生长两种含Ni磷化物,制备得到具有优异电催化性能的纳米复合材料,并分别作为HER催化剂和OER催化剂进行电解水研究。主要研究内容如下:(1)设计了Ni_xCo_1-xP复合还原氧化石墨烯(rGO)电极材料并用作HER催化剂。使用NiCo-MOF-74/GO作为前驱体,通过热处理磷化得到Ni_xCo_1-x-x P/rGO纳米复合材料。得益于高导电的rGO作为结构支撑以及过渡金属Ni的成功掺杂,实现了Ni_x

【文章页数】：84 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 电催化析氢反应与析氧反应概述
        1.2.1 电解水制氢简介
        1.2.2 析氢反应
        1.2.3 析氧反应
        1.2.4 电催化性能评估
    1.3 现在电催化材料主要研究体系
        1.3.1 析氢反应电极材料研究体系
        1.3.2 析氧反应电极材料研究体系
    1.4 过渡金属磷化物复合材料概述
        1.4.1 过渡金属磷化物简介
        1.4.2 过渡金属磷化物复合材料电催化性能研究
        1.4.3 过渡金属磷化物复合材料的制备方法
    1.5 本文的研究内容及意义
第二章 实验过程及研究方法
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器与设备
    2.2 材料制备
        2.2.1 Ni_xCo_1-xP/rGO纳米复合材料的制备
        2.2.2 Fe-Ni₂P/NrGO纳米复合材料的制备
    2.3 材料结构表征
        2.3.1 粉末X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.3.4 比表面积与孔结构分析(BET)
        2.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.6 拉曼光谱分析(Raman spectra)
    2.4 材料电化学性能测试
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电化学测试方法
第三章 Ni_xCo_1-xP/rGO电极材料的制备及其在析氢反应中的应用
    3.1 前言
    3.2 Ni_xCo_1-xP/rGO电极材料的制备
    3.3 材料的表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 形貌与结构
        3.4.2 析氢反应性能测试
        3.4.3 析氧反应性能测试
    3.5 本章小结
第四章 Fe-Ni₂P/NrGO电极材料的制备及其在析氧反应中的应用
    4.1 前言
    4.2 Fe-Ni₂P/NrGO电极材料的制备
    4.3 材料的表征
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 形貌与结构
        4.4.2 析氧反应性能测试
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间取得的学术成果



本文编号：3777931