双金属纳米复合材料的制备及其电催化氧还原和析氢析氧性能研究

发布时间：2023-12-12 18:04

　　近年来,对化石燃料的高度依赖和过度使用导致了严重的能源危机和环境污染问题,因此,亟需寻找碳中性、清洁和可再生能源以替代传统化石燃料。氢能因其高能量密度和唯一燃烧产物是水而被认为是一种理想的、环境友好的清洁能源。电解水制氢是实现高纯度氢气生产的关键技术之一。质子交换膜燃料电池,因工作条件温和、能量转化效率高、绿色环保等优点而成为最有前途的能源转换装置之一。然而,电解水制氢阴阳两极的析氧和析氢反应以及质子交换膜燃料电池阴极的氧还原反应都需要高效耐用的催化剂,以降低反应过电位,进而提高反应动力学。本论文采用简单绿色的合成方法,制备了一系列双金属纳米复合材料,通过各种表征手段分析材料的形貌结构、性质以及催化活性之间的联系。主要内容包括以下三个部分:(1)采用简单绿色的湿化学方法,以多肽Z1为配体,利用Au和Pt金属之间的合金效应,制备AuPt合金纳米材料,并将其用作氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)和析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)催化剂。通过改变Au-Pt比来调控AuPt合金纳米粒子的形貌,Au₃₃

【文章页数】：89 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 质子交换膜燃料电池
        1.2.1 质子交换膜燃料电池的基本原理
        1.2.2 质子交换膜燃料电池面临的挑战
    1.3 电催化水裂解
    1.4 电催化反应(氧还原,析氢,析氧反应)
        1.4.1 氧还原反应(ORR)
        1.4.2 析氢反应(HER)
        1.4.3 析氧反应(OER)
    1.5 双金属ORR、OER、HER电催化剂的研究现状
        1.5.1 Pt基双金属催化剂
        1.5.2 非Pt基双金属催化剂
    1.6 本论文的研究意义及内容
        1.6.1 研究意义及思路
        1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器及试剂
        2.1.1 主要仪器
        2.1.2 试剂和材料
    2.2 材料形貌、结构表征方法
        2.2.1 紫外-可见分光光度法
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 透射电子显微镜
        2.2.4 比表面积及孔径分布测试
        2.2.5 X射线粉末衍射
        2.2.6 X射线光电子能谱分析
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 测试系统
        2.3.2 测试前工作电极的制备
        2.3.3 测试内容
第三章 多肽Z1模板化花生状金铂合金纳米粒子的氧还原和析氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Z1 模板化AuPt纳米粒子的制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 AuPt双金属纳米粒子的电镜图像分析
        3.3.2 XRD及 XPS分析
        3.3.3 电催化氧还原及析氢性能分析
    3.4 本章小结
第四章 多孔碳纳米片负载PdRu纳米粒子的制备及其电催化氧还原和析氢反应的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 多孔碳纳米片负载PdRu纳米粒子的制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌与结构表征
        4.3.2 电催化氧还原及产氢性能分析
    4.4 本章小结
第五章 花状碳纳米片负载Ni@Ru核壳纳米颗粒在全pH范围的析氢及碱性水裂解性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 Ni@Ru/CNS-x系列的制备
        5.2.2 材料结构表征
        5.2.3 电化学性能测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 形貌和结构表征
        5.3.2 电化学性能测试
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3873369