基于铁族过渡金属电催化剂的制备及其析氧性能研究

发布时间：2023-04-26 03:27

　　氢气因其燃烧产物无污染,燃烧能量高和可再生性而被广泛关注,有望满足全球不断增长的能源需求。氢气的来源广泛、制备方法多样,其中通过电催化分解水来获得氢气的过程具有零污染、制氢纯度高等优点,因此它是一种很有前景的制氢方式。电解水的过程是由阴极的氢气析出反应(HER)和阳极的氧气析出反应(OER)两个半反应构成。而OER反应是在上述反应系统中的限速步骤,其需要经过O-H键断裂和O-O键的生成的四电子转移过程,导致OER反应具有相对于HER大得多的过电位。目前,基于钌铱的电催化剂能够最为有效催化OER,但是其高昂的价格限制了其广泛应用。因此,我们迫切需要开发地球含量丰富的高效电催化剂应用于电催化分解水。本论文主要基于铁族过渡金属元素(钴、镍和铁)设计并合成相应的电催化剂用于催化析氧性反应,以期实现廉价而高效的电化学分解水过程。其具体内容如下:1.以钴镍金属硝酸盐源为原料,通过一步水热法合成了不同比例的苯甲酸根插层的氢氧化镍钴纳米带。通过调控不同的反应条件筛选出最优条件下合成的苯甲酸根插层的氢氧化镍钴超薄纳米带,并系统研究了该材料的组成、形貌、结构以及在1 M KOH溶液中的OER性能。Co

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
        1.1.1 电化学制氢研究现实意义
        1.1.2 电催化分解水的机理
        1.1.3 电催化OER性能评价
    1.2 基于铁族元素OER电催化剂研究进展
        1.2.1 基于金属钴的OER电催化剂
        1.2.2 基于金属镍的OER电催化剂
        1.2.3 基于金属铁的OER电催化剂
    1.3 本论文主要研究内容
第2章 超薄苯甲酸根插层氢氧化镍钴纳米带作为高效OER电催化剂
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 超薄苯甲酸根插层氢氧化镍钴纳米带的合成
        2.2.4 电化学测量
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 物相结构分析
        2.3.2 形貌分析
        2.3.3 组成分析
        2.3.4 OER电化学活性评价
        2.3.5 OER反应后讨论
        2.3.6 机理分析
    2.4 小结
第3章 Mg O模板衍生的镍铁氢氧化物作为高效碱性OER电催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 镍铁氢氧化物的合成
        3.2.4 电化学测量
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物相结构分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 组成分析
        3.3.4 OER电催化活性评价
        3.3.5 OER反应后讨论
    3.4 小结
第4章 过渡金属钴氧化物纳米棒作为高效碱性OER电催化剂
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 CoO纳米棒的合成
        4.2.4 电化学测量
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 物相结构分析
        4.3.2 形貌分析
        4.3.3 组成分析
        4.3.4 OER催化活性评价
        4.3.5 OER反应后讨论
    4.4 小结
第5章 结论
参考文献
致谢
在学期间的科研情况



本文编号：3801647