钼基无铂与低铂介孔材料的可控制备及其在电催化析氢反应中的应用

发布时间：2023-05-25 02:48

　　电解水制氢是一种绿色可持续的产氢工艺,有助于推动绿色能源经济的快速发展。该工艺制氢的高效性依托于高性能电催化剂的发展。钼基材料具有类铂的催化行为,因此被当作是一类非常具有应用潜力的析氢电催化剂。本论文围绕介孔钼基纳米材料的结构设计、界面优化及表面电子调控等方面展开了较为系统的研究,并探讨了这些材料在电催化析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)中的应用潜力。主要研究内容如下:论文的第三章,我们针对碳化钼纳米颗粒易团聚、表面易被氧化而逐渐失活等问题,提出了构筑有序介孔碳化钼@超薄石墨碳(Mo2C@GC)核壳复合材料的研究思路,试图在Mo2C纳米线阵列表面均匀涂覆超薄的石墨碳层,以抑制Mo2C的团聚与表面氧化,同时提高材料的比表面积与导电性。我们以介孔二氧化硅SBA-15为硬模板,甲烷为C源,磷钼酸为Mo源,采用硬模板法,结合化学气相沉积,成功合成出了有序介孔核壳结构的Mo2C@GC复合纳米线材料。通过一系列对照实验,深入探究了模板、煆烧温度及Mo2C/GC的结构构型对材料HER性能的影响。在最优的实验条件下,所得材料的比表面积为37 m2/g,孔径分布集...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 析氢反应概述
        1.1.1 氢气的制备工艺
        1.1.2 电解水制氢工艺
            1.1.2.1 电解水制氢装置及特点
            1.1.2.2 HER的反应机理及性能评价参数
    1.2 HER电催化剂
        1.2.1 贵金属基电催化剂
        1.2.2 非金属基电催化剂
        1.2.3 过渡金属基电催化剂
            1.2.3.1 过渡金属合金电催化剂
            1.2.3.2 碳化钼
            1.2.3.3 硫化钼
    1.3 杂原子掺杂对钼基电催化剂HER性能的影响
        1.3.1 非金属杂原子掺杂
        1.3.2 金属原子掺杂
    1.4 本论文的选题依据及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 测试与表征
    2.4 电极的制备及HER性能测试
第三章 有序介孔碳化钼@超薄石墨碳核壳纳米线阵列的制备及其电催化析氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 Mo₂C@GC的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的设计概念及合成过程
        3.3.2 有序介孔Mo₂C@GC核壳纳米线的物化性质
        3.3.3 有序介孔Mo₂C@GC核壳纳米线的HER性能
        3.3.4 材料HER性能的影响因素
            3.3.4.1 模板的影响
            3.3.4.2 煅烧温度的影响
            3.3.4.3 Mo₂C/GC结构构型的影响
    3.4 本章小结
第四章 一种通用的无溶剂纳米浇铸结合原位硫化法制备有序介孔过渡金属硫化物@掺氮碳复合材料及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 OM-TMS@NCs的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 OM-TMS@NC复合纳米材料的设计概念及合成过程
        4.3.2 OM-MoS₂@NC复合纳米材料的物化性质
        4.3.3 其他OM-TMS@NC复合纳米材料的合成
        4.3.4 OM-TMS@NC复合纳米材料的形成过程
        4.3.5 典型样品OM-MoS₂@NC的电子结构及其电化学应用
    4.4 本章小结
第五章 基于超分散pt@掺氮介孔Mo₂C纳米线的低铂催化材料的制备及其HER性能研究
    5.1 引言
    5.2 材料的制备过程
        5.2.1 Mo₂C-NNWs的合成
        5.2.2 Pt-Mo₂C-NNWs的合成
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料的设计概念及合成过程
        5.3.2 材料的物化性质
        5.3.3 材料的HER性能
        5.3.4 载体对材料HER性能的影响
    5.4 本章小结
全文总结与展望
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3822787