过渡金属化合物磷化镍和钴肟分子催化剂用于催化水氧化的应用研究

发布时间：2024-05-08 23:07

　　可再生能源转换系统广泛受到人们的关注,而电化学水分解制取氢气和氧气被认为是一种极具前景的用于该系统的反应体系。电化学水分解过程与光电转换系统结合也可以构建光电化学(Photoelectrochemical,PEC)水分解体系,该体系可以直接利用间歇性太阳能而不会产生任何环境问题的。在水的全分解过程中,氧析出反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)由于涉及4e-的转移而被认为是限制整个过程速率的瓶颈反应。虽然许多贵金属都表现出了突出的水氧化催化活性,但是贵金属本身的稀少和高成本使得其无法应用于规模化工业生产。因此,在外界环境中可以催化OER过程的低成本非贵金属催化剂吸引了大量关注。本文分别从电催化体系和光电催化体系两个方向探究了适合的非贵金属水氧化催化剂:1.表面包覆Ni2P纳米片的泡沫铁在电化学水氧化中的催化活性。第二章描述了一种在泡沫铁上生长的Ni2P纳米片,并发现所合成的Ni2P-FF是一种高效的电化学水氧化催化剂,其不仅在碱性条件下具有较高的催化活性,同时也表现出了一定的稳定性。对于Ni2P-FF催化剂,要达到10 mA/cm2的电流密度只需要198 m...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２在ｐＨ?０的电解质溶液中典型ｎ型半导体材料的带隙能（ｅＶ）和能带电势（Ｖ?ｖｓ．?ＮＨＥ）

第一例紫外光照射下的Ｔｉ〇２水分解ＰＥＣ电池报道于１９７２年［６３］。自那以后??有许多重要的光催化材料被发现可以有效地用于水分解中，包括氧化物、氮（氧）??化物以及硫氧化物。图１．２展示了一些典型的满足水分解热力学要求的ｎ型半导??体的Ｅｇ值和能带位置以供参考。半导体的能带位置....

图２．１?（ａ）?Ｎｉ２Ｐ－ＦＦ的ＸＲＤ图谱；（ｂ）分离出的Ｎｉ２Ｐ的ＸＲＤ图谱

示出于磷化镍相关的特征峰。考虑到相对于铁基底，整个材料中磷化镍的含量相??当低，通过超声的方法将表层包覆的磷化镍与基底分离开来。对所得的黑色粉末??单独进行ＸＲＤ测试，得到的结果如图２．１?（ｂ）所示。图２．２ｂ中显示了分别位于??３０．４８９，?４０．７１４，?４４．６１１，?....

图２．３（３）１＼成－？？的＼？８全谱图；（１１）对于叫？中１＼丨的１１＾卩丨叩图像；（（；）对于１＾士??中?Ｐ?的?ｍａｐｐｉｎｇ?图像；（ｄ）对于?Ｎｉ２Ｐ－ＦＦ?中?Ｎｉ２ｐ?的?ＸＰＳ?谱图；（ｅ）对于?Ｎｉ２Ｐ－Ｆ?

的ＸＰＳ谱图；（ｆ）对于Ｎｉ２Ｐ－ＦＦ中Ｆｅ２ｐ的ＸＰＳ谱图。??Ｘ射线光电子能谱可以反映材料表面的化学组成和价态情况，为了进一步分??析ＮｈＰ－ＦＦ的表面组成，我们测试了其Ｘ射线光电子能谱。图２．３?（ａ）显示了??ＮｈＰ－ＦＦ的全谱数据，从中可以观察到该材料表面存在着Ｎｉ，?....

图２．４经过长时间电解过程后Ｎｉ２Ｐ－ＦＦ的ＸＰＳ测试结果对比图（ａ）?Ｎｉ２ｐ；?（ｂ）?Ｐ２ｐ；?（ｃ）??Ｆｅ?２ｐ

图２．４经过长时间电解过程后Ｎｉ２Ｐ－ＦＦ的ＸＰＳ测试结果对比图（ａ）?Ｎｉ２ｐ；?（ｂ）?Ｐ２ｐ；?（ｃ）??Ｆｅ?２ｐ。??图２．４中列出了经过了?１０ｈ的恒电流电解过程后对于ＮｈＰ－ＦＦ中Ｎｉ、Ｐ、Ｆｅ??的ＸＰＳ谱图从而比较分析他们在电解前后发生的变化。如图２．４?（ａ）....

本文编号：3967959