基于过渡金属化合物的电催化剂制备及其性能研究

发布时间：2023-05-19 18:42

　　在能源的可持续发展背景下,氢能作为一种清洁可再生的能源载体,被认为是未来能源供应的潜在替代方案,并越来越受到大家的关注。水电解作为一种从水中产生氢气的方法,环保并且可持续。但是在水电解的两个半反应中,析氧反应(OER)及析氢反应(HER)较高的过电位严重制约水电解制氢方法的工业化应用。贵金属基电催化剂由于优异的电催化性能被广泛关注,但是高昂的价格以及在自然界中的稀缺性极大地阻碍了其在水电解中的应用。因此发展低成本的具有优异析氢和析氧性能的电催化剂具有极其重大的意义。金属有机框架化合物(MOFs)由于其独特的物化性质、组成和结构的多样性和特殊的形貌,被广泛用于构建性能优异的电催化剂。通过改变MOFs前驱物中金属离子的种类和后处理过程,我们可以调控产物的形貌结构、金属元素的种类,这为HER和OER电催化剂的研究提供了很好的平台。本文主要通过设计和制备几种基于MOF的过渡金属化合物,并对其电化学析氢和析氧展开了一系列的研究。以普鲁士蓝类似物Co-Co PBA为前驱体和模板,通过碱刻蚀、离子交换和低温磷化过程合成Fe掺杂的CoP中空纳米立方体,并将其应用于电化学析氧反应;以Co-Fe PBA为...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 电解水机制
        1.2.1 电解水
        1.2.2 析氢反应(HER)
        1.2.3 析氧反应(OER)
        1.2.4 性能评估方法
    1.3 催化剂的研究进展
        1.3.1 析氢催化剂
        1.3.2 析氧催化剂
    1.4 本课题的意义及内容
第2章 Fe掺杂的CoP中空纳米立方体的制备及其电催化析氧性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验所需溶液
        2.2.4 Fe-CoP中空纳米立方体的制备
        2.2.5 工作电极的制备
        2.2.6 材料表征及电催化性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Fe-CoP中空纳米立方体及其前驱体的形貌和微结构
        2.3.2 Fe-CoP中空纳米立方体的电催化析氧性能
        2.3.3 合成参数优化
        2.3.4 Fe-CoP中空纳米立方体的长期稳定性
    2.4 本章小结
第3章 CoP/CoPS₃中空纳米盒的制备及其电催化析氧性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验所需溶液
        3.2.4 CoP/CoPS₃ 中空纳米盒的制备
        3.2.5 样品结构与性能的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 CoP/CoPS₃ 中空纳米盒的形貌及其微观结构
        3.3.2 CoP/CoPS₃ 中空纳米盒的电催化析氧性能
        3.3.3 CoP/CoPS₃ 中空纳米盒的长期稳定性
    3.4 本章小结
第4章 CoP/MoS2中空纳米盒的制备及其电催化析氢性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 CoP/MoS₂ 中空纳米盒的制备
        4.2.4 样品结构与性能表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CoP/MoS₂ 中空纳米盒的形貌及结构表征
        4.3.2 CoP/MoS₂ 中空纳米盒的电化学性能
        4.3.3 CoP/MoS₂ 中空纳米盒的长期稳定性
    4.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢



本文编号：3819890