非晶镍铁磷系镀层电催化析氢机理的研究
发布时间：2023-12-11 19:07
电解水制氢技术是一种以水资源为原料、能得到高纯氢的方法,因此,它被广泛认为是一项对氢经济发展至关重要的“核心清洁能源技术”。然而,电解水需要消耗部分电能驱动两个半反应的发生。因此,开发能有效降低反应过电位的电催化剂成为科研热点之一。镍基合金材料含量丰富,具有良好的催化性能,引起了人们的广泛关注与研究。本论文采用电沉积法在低温下制备镍铁磷系催化剂,并探究它们的电解水析氢性能。1.采用简单电沉积的方法在低温下成功地于铁基体表面镀覆了Ni-Fe-P非晶合金催化剂,并探究其析氢反应(HER)的活性。结果表明,制备条件为10°C、30 mA/cm2,电沉积60 min后得到的Ni-Fe-P/Fe电极析氢活性较高,析氢电流密度为10 mA/cm2时的过电位约为174.2 mV,Tafel斜率为142.9 mV·dec-1,反应动力学速率较快,原因是沉积电流密度的增加促进了电极表面多孔结构的形成,增大了电化学活性面积,利于电极的催化析氢反应。去合金处理时间为240 s时电催化电极表现出良好的HER性能,过电位为121.6 m V,Ta...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
引言
1.1 氢能的制备
1.2 电解水的析氢原理及性能评价参数
1.2.1 电解水的析氢原理
1.2.2 电解水性能评价参数
1.3 电解水制氢相关材料概述
1.3.1 电解水制氢用电极材料
1.3.2 电解水制氢催化剂的分类及研究进展
1.4 非晶态合金的析氢特性与制备方法
1.4.1 非晶态合金的析氢特性
1.4.2 非晶态合金的制备方法
1.5 氧化石墨烯(GO)在电催化反应中的应用
1.5.1 石墨烯概述
1.5.2 氧化石墨烯概述
1.5.3 氧化石墨烯在电催化反应中的析氢特性
1.6 钙钛矿在催化反应中的应用
1.6.1 钙钛矿的制备
1.6.2 钙钛矿的应用和前景
1.6.3 FeMnO3 的概述
1.7 稀土元素的在催化反应中的应用
1.8 本课题选题意义及研究内容
1.8.1 选题意义
1.8.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料及主要仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电镀法制备镍基合金电催化剂
2.2.1 Fe基体预处理
2.2.2 电沉积法制备镍基合金电催化剂的实验步骤
2.3 镍基合金电催化剂的表征
2.4 镍基合金电催化剂的电化学性能测试
第三章 非晶Ni-Fe-P合金电催化剂结构表征及其析氢性能
3.1 电流密度对Ni-Fe-P电催化剂析氢性能的影响及表征
3.1.1 低电流密度条件下Ni-Fe-P电催化剂的析氢性能
3.1.2 强电流密度条件下Ni-Fe-P电催化剂的析氢性能
3.2 沉积时间对Ni-Fe-P电催化剂催化析氢性能的影响及表征
3.2.1 沉积时间对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.2.2 不同沉积时间的Ni-Fe-P电催化剂的表征
3.3 Ni-Fe-P/Fe电极的去合金化处理
3.3.1 去合金处理对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.3.2 去合金处理对Ni-Fe-P催化剂微观形貌的影响
3.4 主盐比例对催化剂电催化性能的影响及表征
3.4.1 主盐比例设置对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.4.2 主盐比例不同的Ni-Fe-P催化剂的表征
3.5 本章小结
第四章 Ni-Fe-P系复合电沉积催化剂析氢性能及表征
4.1 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的析氢性能及结构表征
4.1.1 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的析氢性能
4.1.2 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的形貌表征
4.2 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的催化性能及表征
4.2.1 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的电催化析氢性能
4.2.2 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的形貌表征
4.3 Ni-Fe-P-La-2O3 复合电催化剂的催化性能及表征
4.3.1 Ni-Fe-P-La2O3 复合电催化剂的催化析氢性能
4.3.2 Ni-Fe-P-La2O3/Fe复合电极的形貌表征
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间已发表或待发表的相关论文
所获荣誉及奖励
本文编号：3873188
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 绪论
引言
1.1 氢能的制备
1.2 电解水的析氢原理及性能评价参数
1.2.1 电解水的析氢原理
1.2.2 电解水性能评价参数
1.3 电解水制氢相关材料概述
1.3.1 电解水制氢用电极材料
1.3.2 电解水制氢催化剂的分类及研究进展
1.4 非晶态合金的析氢特性与制备方法
1.4.1 非晶态合金的析氢特性
1.4.2 非晶态合金的制备方法
1.5 氧化石墨烯(GO)在电催化反应中的应用
1.5.1 石墨烯概述
1.5.2 氧化石墨烯概述
1.5.3 氧化石墨烯在电催化反应中的析氢特性
1.6 钙钛矿在催化反应中的应用
1.6.1 钙钛矿的制备
1.6.2 钙钛矿的应用和前景
1.6.3 FeMnO3 的概述
1.7 稀土元素的在催化反应中的应用
1.8 本课题选题意义及研究内容
1.8.1 选题意义
1.8.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料及主要仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电镀法制备镍基合金电催化剂
2.2.1 Fe基体预处理
2.2.2 电沉积法制备镍基合金电催化剂的实验步骤
2.3 镍基合金电催化剂的表征
2.4 镍基合金电催化剂的电化学性能测试
第三章 非晶Ni-Fe-P合金电催化剂结构表征及其析氢性能
3.1 电流密度对Ni-Fe-P电催化剂析氢性能的影响及表征
3.1.1 低电流密度条件下Ni-Fe-P电催化剂的析氢性能
3.1.2 强电流密度条件下Ni-Fe-P电催化剂的析氢性能
3.2 沉积时间对Ni-Fe-P电催化剂催化析氢性能的影响及表征
3.2.1 沉积时间对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.2.2 不同沉积时间的Ni-Fe-P电催化剂的表征
3.3 Ni-Fe-P/Fe电极的去合金化处理
3.3.1 去合金处理对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.3.2 去合金处理对Ni-Fe-P催化剂微观形貌的影响
3.4 主盐比例对催化剂电催化性能的影响及表征
3.4.1 主盐比例设置对Ni-Fe-P催化剂电催化析氢性能的影响
3.4.2 主盐比例不同的Ni-Fe-P催化剂的表征
3.5 本章小结
第四章 Ni-Fe-P系复合电沉积催化剂析氢性能及表征
4.1 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的析氢性能及结构表征
4.1.1 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的析氢性能
4.1.2 Ni-Fe-P-GO/Fe复合电极的形貌表征
4.2 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的催化性能及表征
4.2.1 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的电催化析氢性能
4.2.2 Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe复合电极的形貌表征
4.3 Ni-Fe-P-La-2O3 复合电催化剂的催化性能及表征
4.3.1 Ni-Fe-P-La2O3 复合电催化剂的催化析氢性能
4.3.2 Ni-Fe-P-La2O3/Fe复合电极的形貌表征
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间已发表或待发表的相关论文
所获荣誉及奖励
本文编号：3873188
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