过渡金属硫化物/泡沫镍复合材料电解水的研究

发布时间：2023-10-29 17:44

　　氢能被认为是二十一世纪最具潜力的传统能源替代者之一。它可以由电能、太阳能等通过电解水的方式获得,是一种燃烧值高、零CO₂排放、无污染的储能材料。电解水制氢是把电能转化为氢能的一种有效途径。然而,电催化分解水的阳极催化氧析出反应涉及四电子反应过程和阴极催化氢析出反应涉及二电子反应过程,动力学缓慢。这些障碍需要提供较大的电压来克服,导致电能的消耗大,能源浪费严重,生产成本高。催化剂可以有效降低催化电解水所需的电压,提高催化效率。目前,基于Pt-、Ru-、Ir-等贵金属催化剂被认为是最高效的催化电解水催化剂。可是,它们在地球上的含量稀少、价格昂贵,限制了它们在工业上的大范围应用。所以,寻找在地球上含量丰富、价格便宜又性能高效的催化剂来代替贵金属催化剂已迫在眉睫。本文以对过渡金属硫化物的研究为主线,以金属泡沫镍为基底,运用简单低温的水热法合成了CoNi₂S₄/Ni、Ni₃S₂/Ni和Ni(OH)₂/3D-3D Ni₃S₂...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水制氢技术
        1.2.1 碱性水电解槽
        1.2.2 质子交换膜水电解槽
        1.2.3 固体氧化物水电解槽
    1.3 电解水原理
    1.4 电解水催化材料的分类及研究现状
        1.4.1 贵金属催化剂
        1.4.2 非贵金属催化剂
            1.4.2.1 过渡金属硫属化合物
            1.4.2.2 过渡金属氧化物和氢氧化物
            1.4.2.3 其他非贵金属催化材料
    1.5 本文的研究目的和意义
    参考文献
第二章 实验试剂、仪器及表征方法
    2.1 实验药品和仪器设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 仪器设备
    2.2 材料的结构分析及表征方法
        2.2.1 X射线粉末衍射仪
        2.2.2 拉曼光谱仪
        2.2.3 等离子元素分析仪
        2.2.4 扫描电子显微镜和透射电子显微镜
        2.2.5 比表面孔径分析仪
        2.2.6 X射线光电子能谱仪
    2.3 材料的电化学性能测试方法
        2.3.1 贵金属工作电极的制备方法
        2.3.2 线性扫描伏安法
        2.3.3 循环伏安法
        2.3.4 交流阻抗法
        2.3.5 计时电流法
第三章 CoNi₂S₄复合泡沫镍基底的合成及其电解水性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构和形貌表征
        3.3.2 催化氢析出反应性能分析
        3.3.3 催化氧析出反应性能分析
        3.3.4 全电解水反应性能分析
    3.4 结论
    参考文献
第四章 Ni₃S₂纳米线复合泡沫镍基底的合成及其电解水性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构和形貌表征
        4.3.2 催化氢析出反应性能分析
        4.3.3 催化氧析出反应性能分析
        4.3.4 全电解水性能分析
    4.4 结论
    参考文献
第五章 Ni(OH)₂复合内外三维的Ni₃S₂/Ni基底的合成及其电解水性能
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构和形貌表征
        5.3.2 催化氢析出反应性能分析
        5.3.3 催化氧析出反应性能分析
        5.3.4 全电解水反应性能分析
    5.4 结论
    参考文献
结论与展望
攻读硕士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3858557