碳布原位生长碳点和四氧化三钴分别用于电化学析氢和析氧研究

发布时间：2024-02-18 17:04

　　电解水的反应包括两个半反应,分别为阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER),许多研究已经努力开发用于氢/氧逸出反应(HER/OER)的环保且廉价的电催化剂。碳布(CC)是由碳纤维缠结而成的无金属柔性网络,具有较大的比表面积、高电导率、高耐腐蚀性、高强度、化学和机械稳定性,是比较常用的催化剂支撑型基底。将活性成分直接生长在碳布上,易于调控电催化剂的形态。本论文首次在碳布上生长了零维(0D)碳量子点(CDs)作为无金属HER电催化剂,同时以碳布为基底,通过一步水热法和退火处理制备了不同形态的Co3O4作为电化学OER催化剂,通过调节一系列参数来调控催化剂在碳布上的形态。主要内容如下:(1)开发具有高活性,耐久性和适中价格的析氢反应(HER)电催化剂对于可持续利用氢能至关重要。在本章中,我们直接将0D的碳点直接生长在碳布上,可提高电化学制氢的效率。我们报告了一种通过一步水热法在CC(CD/CC)上析氢的低成本,丰富来源和环境友好型的新型催化剂,它是通过在CC上原位生长的CDs合成的。电化学测试表明,CD/CC催化剂显示出出色的HER催化活性,在10 mA/cm2的电流密度下具有280 ...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 析氢反应概述
        1.2.1 析氢反应机理
        1.2.2 不同类型的析氢催化剂
            1.2.2.1 金属基HER电催化剂
            1.2.2.2 非贵金属化合物基HER电催化剂
            1.2.2.3 无金属HER电催化剂
        1.2.3 不同形态的催化剂在析氢反应中的应用
    1.3 析氧反应概述
        1.3.1 析氧反应机理
        1.3.2 不同类型的析氧催化剂
            1.3.2.1 氧化物催化剂
            1.3.2.2 非氧化物催化剂
        1.3.3 不同形态的催化剂在析氧反应中的应用
    1.4 本论文研究意义与主要内容
第2章 碳布原位生长碳点用于电化学析氢研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料及试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 碳布的处理
        2.2.4 b-CDs-5的制备
        2.2.5 CD/CC-X的制备
        2.2.6 CD/CC-5浸渍在碱性溶液中掉落碳量子点(a-CDs-5)的制备
        2.2.7 不同浓度甲酰胺溶剂样品的制备
        2.2.8 电化学测试
        2.2.9 电化学双层电容测试
        2.2.10 电化学活性表面积(ECSA)的计算
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 碳布的表征
        2.3.2 CD/CC-X催化剂的表征
        2.3.3 a-CDs-5和a-CD/CC-5的表征
        2.3.4 b-CDs-5的表征
        2.3.5 CD/CC-X在0.5 M H₂SO₄电解质溶液中的电催化析氢性能研究
        2.3.6 CD/CC-X催化机理的探讨
    2.4 本章小结
第3章 碳布原位生长四氧化三钴用于电化学析氧研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料及试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 碳布的处理
        3.2.4 Co₃O₄/CC样品的制备
        3.2.5 不同反应物摩尔比的Co₃O₄/CC样品的制备
        3.2.6 电化学测试
        3.2.7 电化学双层电容测试
        3.2.8 电化学活性表面积(ECSA)的计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 不同Co₃O₄/CC样品的表征
        3.3.2 不同Co₃O₄/CC样品的电化学析氧性能研究
        3.3.3 碳布上形成不同形态的Co₃O₄的机理的探讨
    3.4 本章小结
第4章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况



本文编号：3902234