钴镍复合金属氧化物基纳/微电催化材料的可控制备、表征及电解水性能研究

发布时间：2023-10-22 09:55

　　能源短缺和环境危机已成为当今世界经济和社会发展面临的两大主要问题。提高化石资源的利用率,寻求能源利用的新出路已迫在眉睫。氢能因其自身高的能量密度(142 mJ Kg-1),以及使用和释放过程中对环境无污染等特点,受到各国的普遍关注和研究。其中电解水制氢是将电能转化为化学能的有效途径,也是今后发展的重要方向。电解水过程中的阳极的析氧反应(OER)发生的过电势高度依赖于反应体系的pH值,近年来电催化领域研究工作主要致力于资源储量丰富、成本低廉、具有良好导电能力和电子结构特性的非贵金属电催化材料的开发。大量组成、结构和形貌可控的过渡金属氧化物、氢氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、复合金属氧化物等被设计和制备出来并应用于电解水反应。但这些材料仍存在如耐酸碱性差、稳定性差、催化剂容易流失等问题,因此如何设计和开发具有高活性、高稳定性、具有强的耐酸碱性,在宽的pH值范围内均具有高的OER性能的新型高效电催化材料,是提高电解水产率,尤其是化学方式实现能量的转化与存储的研究热点和难点。基于已有报道,本文选取电催化性能优异的Co、Ni金属,以泡沫镍为导电骨架,采用原位沉积的方式,在泡沫镍骨架结构表面制备形...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 能源现状氢能进展
    1.2 电解水概述
        1.2.1 析氧反应概述
        1.2.2 析氢反应概述
        1.2.3 全分解水反应
    1.3 电解水析氧反应催化剂研究进展
        1.3.1 Ru、Ir贵金属氧化物
        1.3.2 过渡金属氧化物
            1.3.2.1 无定型氧化物
            1.3.2.2 尖晶石结构氧化物
            1.3.2.3 钙钛矿结构氧化物
        1.3.3 过渡金属氢氧化物
        1.3.4 过渡金属磷化物
        1.3.5 过渡金属硫化物
    1.4 氧化铈的在电催化中的应用
        1.4.1 Ce元素的性质
        1.4.2 氧化铈的应用
    1.5 论文研究的目的及意义
    1.6 论文研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 样品结构表征及性能评价
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电镜(SEM)
        2.3.3 高分辨透射电镜(HRTEM)
        2.3.4 高角环形暗场像-扫描透射电镜(HADDF-STEM)
        2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 电化学性能测试
第三章 磷修饰的—维钴镍纳米线可控制备及其电化学应用的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 泡沫镍处理
        3.2.2 NiCo(OH)_x/NF纳米线的制备
        3.2.3 NiCo_xO_y/NF电催化剂的制备
        3.2.4 P-NiCo_xO_y/NF电催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 P-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的制备过程
        3.3.2 P-NiCo₂O₄/NF电极材料的表征及性能研究
        3.3.3 电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 伞骨结构纳米电催化材料的可控制备及其电化学催化性能的研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 泡沫镍处理
        4.2.2 NiCo(OH)_x/NF纳米线的制备
        4.2.3 NiCo₂O₄/NF电催化剂的制备
        4.2.4 CeO₂-NiCo₂O₄/NF电催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的制备过程
        4.3.2 CeO₂-NiCo₂O₄/NF电极材料的表征及性能研究
        4.3.3 电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 结论
论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及已发表的学术论文
作者及导师简介
附件



本文编号：3856287