Cu基纳米阵列电极的原位合成及其电催化分解水性能研究
发布时间：2024-04-13 09:44
通过电解水的方法制备高纯度氢气是目前获得清洁可再生能源的有效途径之一。IrO2、Ru O2和Pt等铂族贵金属材料具备优良的电催化分解水活性,但是高昂的价格和稀有的储量很大程度阻碍了这些电催化材料的大规模工业化应用。因此,拥有丰富电子轨道和多变价态的过渡金属材料成为当前电催化领域的研究热点,其纳米化材料如氧化(氢氧化)物、硫化物、磷化物及合金材料等均表现出色的催化析氧(OER)、析氢(HER)甚至全水分解活性。本文主要围绕廉价过渡金属Cu,以泡沫铜或铜箔为基底和铜源,设计、合成一系列铜基纳米阵列材料,通过表面修饰、形貌调整、界面调控等方法对铜基材料进行优化并将其应用在电催化分解水中,本论文工作也为铜基纳米催化剂在其它催化领域的应用提供新的思路。本论文的主要工作如下:第一章:关于本论文研究内容的简短综述。主要介绍了电催化水分解的评估参数、水分解两个半反应的机理、Cu基电催化剂在电催化水分解中的应用和研究进展和论文选题依据。第二章:通过简单的控制电位电解法在CuO纳米棒前驱体表面修饰一层NiFe-LDH。通过改变电解时间来调节CuO表面NiFe-LDH的负载量,改变溶液中Ni和Fe的比例来调...
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 绪论
1.1 电催化水分解的评估参数
1.1.1 线性伏安(LSV)扫描或循环伏安(CV)扫描
1.1.2 过电位(?)
1.1.3 Tafel斜率
1.1.4 交换电流密度(jo)
1.1.5 周转频率(TOF)
1.1.6 电化学阻抗(EIS)
1.1.7 比电流密度(js)
1.1.8 法拉第效率(FE)
1.1.9 稳定性
1.2 电催化水分解机理
1.2.1 HER机理
1.2.2 OER机理
1.3 Cu基材料在电催化水分解中的研究进展
1.3.1 Cu基HER电催化剂
1.3.2 Cu基OER电催化剂
1.3.3 Cu基双功能电催化剂
1.4 选题依据和主要研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 主要研究内容
参考文献
第二章 无定形NiFe-LDH修饰的CuO纳米棒阵列及其电催化水氧化性质
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与材料
2.2.2 合成CuO NRs/CF电极
2.2.3 合成NiFe-LDH/CuO NRs/CF电极
2.2.4 合成IrO2/CC电极
2.2.5 物理表征
2.2.6 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的结构表征
2.3.2 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的电化学性质
2.4 小结
参考文献
第三章 多层级CuO@CoP结构的高效电催化水氧化性质
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与材料
3.2.2 合成CuO-FR/CF电极
3.2.3 合成CuO-FR@CoP/CF电极
3.2.4 物理表征
3.2.5 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 CuO-FR@CoP/CF电极的优化
3.3.2 CuO-FR@CoP/CF的结构表征
3.3.3 CuO-FR@CoP/CF的电化学性质
3.4 小结
参考文献
第四章 自支撑型多层级CuOx@Co3O4异质结构作为高效双功能电催化剂在水分解中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与材料
4.2.2 合成Cu(OH)2 NRs/CF电极
4.2.3 合成Cu(OH)2@Co2CO3(OH)2 NRs/CF电极
4.2.4 合成CuOx@Co3O4 NRs/CF电极
4.2.5 物理表征
4.2.6 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 CuOx@Co3O4 NRs/CF的结构表征
4.3.2 CuOx@Co3O4 NRs/CF在碱性条件下的OER性能
4.3.3 CuOx@Co3O4 NRs/CF在碱性条件下的HER性能
4.4 小结
参考文献
第五章 分级Cu2S NRs@Co S核壳结构及其衍生物协同电催化水分解
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料和试剂
5.2.2 合成Cu2S NRs@CoS/CF
5.2.3 物理表征
5.2.4 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 Cu2S NRs@CoS/CF的结构表征
5.3.2 Cu2S NRs@CoS/CF的OER性能
5.3.3 Cu2S NRs@CoS/CF的HER性能
5.4 小结
参考文献
第六章 总结与展望
在学研究成果
致谢
本文编号：3952846
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 绪论
1.1 电催化水分解的评估参数
1.1.1 线性伏安(LSV)扫描或循环伏安(CV)扫描
1.1.2 过电位(?)
1.1.3 Tafel斜率
1.1.4 交换电流密度(jo)
1.1.5 周转频率(TOF)
1.1.6 电化学阻抗(EIS)
1.1.7 比电流密度(js)
1.1.8 法拉第效率(FE)
1.1.9 稳定性
1.2 电催化水分解机理
1.2.1 HER机理
1.2.2 OER机理
1.3 Cu基材料在电催化水分解中的研究进展
1.3.1 Cu基HER电催化剂
1.3.2 Cu基OER电催化剂
1.3.3 Cu基双功能电催化剂
1.4 选题依据和主要研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 主要研究内容
参考文献
第二章 无定形NiFe-LDH修饰的CuO纳米棒阵列及其电催化水氧化性质
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与材料
2.2.2 合成CuO NRs/CF电极
2.2.3 合成NiFe-LDH/CuO NRs/CF电极
2.2.4 合成IrO2/CC电极
2.2.5 物理表征
2.2.6 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的结构表征
2.3.2 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的电化学性质
2.4 小结
参考文献
第三章 多层级CuO@CoP结构的高效电催化水氧化性质
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与材料
3.2.2 合成CuO-FR/CF电极
3.2.3 合成CuO-FR@CoP/CF电极
3.2.4 物理表征
3.2.5 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 CuO-FR@CoP/CF电极的优化
3.3.2 CuO-FR@CoP/CF的结构表征
3.3.3 CuO-FR@CoP/CF的电化学性质
3.4 小结
参考文献
第四章 自支撑型多层级CuOx@Co3O4异质结构作为高效双功能电催化剂在水分解中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与材料
4.2.2 合成Cu(OH)2 NRs/CF电极
4.2.3 合成Cu(OH)2@Co2CO3(OH)2 NRs/CF电极
4.2.4 合成CuOx@Co3O4 NRs/CF电极
4.2.5 物理表征
4.2.6 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 CuOx@Co3O4 NRs/CF的结构表征
4.3.2 CuOx@Co3O4 NRs/CF在碱性条件下的OER性能
4.3.3 CuOx@Co3O4 NRs/CF在碱性条件下的HER性能
4.4 小结
参考文献
第五章 分级Cu2S NRs@Co S核壳结构及其衍生物协同电催化水分解
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料和试剂
5.2.2 合成Cu2S NRs@CoS/CF
5.2.3 物理表征
5.2.4 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 Cu2S NRs@CoS/CF的结构表征
5.3.2 Cu2S NRs@CoS/CF的OER性能
5.3.3 Cu2S NRs@CoS/CF的HER性能
5.4 小结
参考文献
第六章 总结与展望
在学研究成果
致谢
本文编号：3952846
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