过渡金属化合物水分解催化性质研究

发布时间：2024-03-20 01:05

　　开发新型高能量密度的清洁能源,替代传统的石化能源,是维持人类社会可持续发展的重大需求。氢能源是一种典型的清洁能源。电解水制氢(HER),途径简单而无污染,而且可以实现重复利用,对地域和气候条件的要求较低。然而HER过程的效率受到其阳极半反应过程(OER)的限制,使得工业化制氢的发展受限。目前HER和OER两种反应的常用催化剂均为贵金属,导致电解水制氢的成本居高不下。因此,开发新型、高效、低成本的HER/OER催化剂是人类社会的迫切需求。在本论文中,采用如下电催化剂的设计研究思路:(1)多种材料的设计制备方法尝试;(2)材料性能测试和结构表征;(3)研究机理并优化材料设计方案。这三个步骤的相互反馈形成一个有机系统,是获得更高性能催化剂的有效途径。在研究中,利用透射电子显微镜(TEM)、同步辐射X射线吸收谱(XAS)等技术对材料的微观形貌、结构、元素分布、成键信息以及局域电子信息进行了精细的表征。并且对材料的电解水催化性能,尤其是OER过程进行了较系统的研究。通过联系材料的微观信息和宏观催化性质,构建了异种元素之间的相互作用与材料催化性能的联系,从原理上解释了催化剂在OER过程中的选择性氧...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1In-situFTIR信号获取示意图

第一章绪论11行之有效的方法。本文中，自主搭建了原位红外和原位拉曼测试系统，在后续1.3.1和1.3.2节会做介绍。1.3.1原位红外技术原位红外光谱（In-situFTIR）被广泛应用于材料表征和反应产物表征。红外光谱（FTIR）主要用于有机化合物的结构解析，能够分析材料表面的....

图1-2In-situRAMAN信号获取示意图

电子科技大学博士学位论文12容易被刻蚀，因此电解液中的有机质信号会非常明显。分析电解液中有机质的信息，有利于确认OER催化剂在催化过程中的实质变化细节，为后续设计高效而稳定的OER催化剂奠定理论和实验基矗如图1-1所示，获取in-situFTIR信号的关键点在于FTIR信号的保真....

图1-3球差矫正透射电镜实物图与操作系统

电子科技大学博士学位论文14图1-3球差矫正透射电镜实物图与操作系统。(a)球差矫正扫描透射电子显微镜；(b)加热样品杆，加热芯片和控制系统实物图；(c)原位电镜加热样品杆示意图地观测原子的输运与扩散过程；对应的，可以猜测核壳可能发生的任何化学反应。所以，在原子尺度动态地观测纳米....

图2-1不同钴镍比例的钴镍鸟粪石结构NSs的电化学研究结果

第二章钴镍鸟粪石结构用于碱性电解液中的全解水19图2-1不同钴镍比例的钴镍鸟粪石结构NSs的电化学研究结果。(a)OER；(b)Tafel斜率测试；(c)达到10mA/cm2电流密度的过电势；(d)双电层电容此时材料的电化学活性面积为44.13cm2，远大于单纯Ni鸟粪石结构的1....

本文编号：3932715