双位点杂化催化剂的设计及电解析氢性能研究

发布时间：2023-05-12 23:58

　　氢气作为高效的二级能源载体,在氢冶金中可充当主要的还原剂和能量来源,是冶金绿色发展和“氢经济”的重要支柱;而电解水制氢可以利用电能作为分解水的动力,是当前能源体系中最有前景的氢气绿色制备技术之一。然而,优良的析氢反应(HER)催化电极——金属Pt,自然资源匮乏,价格昂贵,极大地限制了传统电解工艺的发展;而储量丰富的过渡金属催化电极,如用Ni,Fe等导电金属时,往往需要较高的过电位,致使产氢效率低、电能损耗大,使该技术应用范围受到了严重限制。此外,研究表明,由于反应路径不同,贵金属Pt在碱性电解液中催化HER时其反应动力学比在酸性电解液中慢至少两个数量级。本论文基于酸碱性介质中HER路径不同,设计了三种杂化催化剂用以推动整体HER的进行;所得双位点催化剂均展现出优于单一位点催化剂的析氢催化效果,证明了双位点设计的有效性,为工业催化剂的合理设计和应用提供了实验上和理论上的参考依据;杂化材料的设计和制备方法也将对电催化、超级电容器、金属—空气电池等电极材料的研究起到借鉴意义。本研究具体内容如下:(1)采用水热法在泡沫镍基底上制备了NiRu-LDH纳米薄膜,在用于析氧反应10 h后,发现其Ru...

【文章页数】：73 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 氢气制备工艺
        1.2.1 化石燃料制氢
        1.2.2 生物质制氢
        1.2.3 光解水制氢
        1.2.4 电解水制氢
    1.3 电解析氢机理
    1.4 析氢催化研究现状
        1.4.1 非金属催化剂
        1.4.2 过渡金属合金催化剂
        1.4.3 过渡金属化合物催化剂
    1.5 本文研究内容
第2章 碱性条件下Pt/Ni Ru-OH双位点析氢催化剂
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验设备与试剂
        2.2.2 实验材料及试剂
        2.2.3 实验方法
        2.2.4 样品的表征
        2.2.5 样品的电化学测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 功能化Ni Ru-OH的发现
        2.3.2 Pt/Ni Ru-OH的表征结果
        2.3.3 HER活性研究
    2.4 本章小结
第3章 碱性条件下Ru-Ni Co-LDH双位点析氢催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验设备与试剂
        3.2.2 实验材料及试剂
        3.2.3 实验方法
        3.2.4 样品的表征
        3.2.5 样品的电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 Ru-Ni Co-LDH的表征结果
        3.3.2 HER活性研究
        3.3.3 Ru活性位点的证明
    3.4 本章小结
第4章 酸性条件下Pt-MoS₂双位点析氢催化剂
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验设备与试剂
        4.2.2 实验材料及试剂
        4.2.3 实验方法
        4.2.4 样品的表征
        4.2.5 样品的电化学测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 形貌与物相的表征结果
        4.3.2 HER活性研究
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间参与发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3814892