面向低过电位高稳定性电解水的NiMo基析氢电极材料研究

发布时间：2023-06-03 19:37

　　能源危机以及随之而来的环境污染都在迫切的要求我们大力发展可再生的清洁能源。在众多新型可再生能源当中,氢能由于具有极高的质量比能量密度,反应过程无毒无污染,转化效率高等优点,受到了诸多关注。但是,目前氢气的主要制备方法还是依赖于化石燃料重整、裂解制备,副产物多且不可持续。鉴于风能、太阳能的规模化扩张和成本下降以此为电解水提供电力。电解水是通过析氧反应和析氢反应将水分子电解为氢气和氧气,产品纯度高,无污染,生产使用过程中无碳排放,是目前绿色制备氢气的最优发展方向之一。目前最有效的析氢反应催化剂(HER)是贵金属Pt及其合金,它拥有低过电位和低塔菲尔斜率等优点,但由于其储量低、价格高,限制了其在工业生产中的大面积使用。因此为了促进氢能的进一步发展,研发催化活性高,稳定好的非贵金属电解水催化剂是当前的大势所趋。近些年,纳米结构化的镍基合金及其磷化物、氮化物、氧化物、金属有机框架(MOFs)等催化剂相继涌现,提高了析氢反应、析氧反应的电催化活性。但是纳米材料一般都具有双重特性,高反应性的同时伴随低稳定性,复杂的3D结构所带来的的高比表面积往往意味着其在物理及化学稳定性方面的先天不足。因此,大部分...

【文章页数】：100 页

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水阴极析氢反应的基本原理及其评价指标
        1.2.1 析氢(HER)反应机理
    1.3 金属基析氢催化剂的研究进展
        1.3.1 过渡金属合金(TM)
        1.3.2 过渡金属氧化物(TMO)
        1.3.3 过渡金属氢氧化物(TMOH)
        1.3.4 过渡金属硫化物(TMS)
        1.3.5 过渡金属氮化物(TMN)
        1.3.6 其它过渡金属杂化物(TMX)
    1.4 论文的研究意义和内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 电催化测试的测试条件
第三章 NiMoS/NF材料的制备及其析氢性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 前处理
        3.2.2 钼酸盐前驱体(NiMoO₄/NF)的制备
        3.2.3 NiMoS电极材料的制备
        3.2.4 电化学测试体系
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 不同硫化温度
        3.3.2 不同升华硫质量
        3.3.3 最佳反应条件的表征及分析
    3.4 本章小结
第四章 NiMoN/NF材料的制备及其析氢性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 前处理
        4.2.2 钼酸盐前驱体(NiMoO₄/NF)的制备
        4.2.3 NiMoN/NF电极材料的制备
        4.2.4 电化学测试条件
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 氮源的选取
        4.3.2 不同氮化温度
        4.3.3 不同反应物质量
        4.3.4 最佳反应条件的表征及分析
    4.5 小结
第五章 面向工业化的的全水电解及放大测试
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 前处理
        5.2.2 钼酸盐前驱体(NiMoO₄/NF)的制备
        5.2.3 NiMoN/NF电极材料的制备
        5.2.4 NiFe/NF电极材料的制备
        5.2.5 电化学测试条件
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 NiMoN/NF在不同基底上的生长实验
        5.3.2 阴阳极隔膜筛选实验
        5.3.3 面向工业化的放大实验
    5.4 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者简介
导师简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书



本文编号：3829915