TiO 2 多孔陶瓷材料的制备及其电催化性能研究

发布时间：2023-06-02 18:46

　　近年来,随着全球变暖,极端天气和气候事件频繁发生,环境和发展的矛盾日益凸显。电催化是解决能源与环境问题的一项重要技术,它不仅能分解水制得氢气,也能在常温常压的条件下合成氨。开发性能稳定,同时成本低、效率高的电催化剂是该领域的热点和难点,多孔陶瓷具有物理、化学稳定性好、比表面积高等特点,用于催化电极能提供更大的电化学反应面积,同时多孔的结构为电极的充放电过程中体积的收缩或膨胀留有空间,使反应更为稳定,陶瓷本身的特性也使其较容易地加入各种添加剂,以改善催化电极的各项性能。二氧化钛是一种n型半导体,常应用于光催化领域,在氮气还原和析氧反应等电催化方面也有报道。作为催化剂,一般锐钛矿相的二氧化钛比金红石相有更好的催化性能,而两相的转变温度大概在450℃-600℃的范围,这远低于常规的陶瓷烧结工艺。为了制备锐钛矿相二氧化钛多孔陶瓷,本次实验采用冷烧工艺结合PMMA微球作为造孔剂来制备样品,冷烧是一种只需200℃左右即可完成陶瓷烧结的技术,一般应用于不同材料体系的复合。本文采用冷烧工艺结合添加造孔剂法制备二氧化钛多孔陶瓷用于析氧反应和氮气还原反应,主要工作有:(1)探究冷烧技术结合添加造孔剂法制备...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二氧化钛材料
    1.3 多孔陶瓷的研究进展
    1.4 冷烧工艺(Cold Sintering Process)
    1.5 电催化
        1.5.1 析氧反应(OER)
        1.5.2 氮气还原反应(NRR)
    1.6 选题依据及研究内容
第二章 实验条件及研究方法
    2.1 实验材料试剂及设备
    2.2 常规的结构表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.2 X射线衍射(XRD)
        2.2.3 拉曼光谱(Raman spectra)
        2.2.4 孔隙率测试
        2.2.5 透气度测试
    2.3 碱性条件下的电催化性能测试
        2.3.1 循环伏安法(CV)
        2.3.2 线性扫描伏安法(LSV)
        2.3.3 塔菲尔曲线(Tafel)
        2.3.4 电化学交流阻抗(EIS)
        2.3.5 计时电流法
        2.3.6 分光光度法
        2.3.7 产氨量和法拉第效率(FE)
    2.4 本章小结
第三章 TiO₂多孔陶瓷的制备及结构表征
    3.1 制备工艺的探究
        3.1.1 样品的制备
        3.1.2 样品的形貌表征
    3.2 样品的制备
    3.3 TiO₂ 多孔陶瓷的结构表征
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 XRD测试
        3.3.3 拉曼光谱测试
        3.3.4 孔隙率测试
        3.3.5 透气度测试
    3.4 本章小结
第四章 TiO₂多孔陶瓷的电化学性能研究
    4.1 析氧性能测试
        4.1.1 测试流程
        4.1.2 线性扫描伏安法(LSV)测试
        4.1.3 塔菲尔(Tafel)曲线测试
        4.1.4 电化学阻抗(EIS)测试
        4.1.5 稳定性测试
    4.2 氮气还原性能测试
        4.2.1 测试流程
        4.2.2 线性扫描测试(LSV)
        4.2.3 产氨量和法拉第效率
    4.3 本章小结
第五章 结论及展望
    5.1 实验结论
    5.2 课题的创新点
    5.3 对后续工作的展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果



本文编号：3827831