析氢反应中铂电极表面单个气泡生长行为研究

发布时间：2024-05-22 03:53

　　随着工业化革命以来,化石能源的采集及利用已无法跟上科技的进步、社会的发展。在当今社会,立足之本即为能源,而其亦是遏制科技革新的重难点之一。为了缓解能源危机及环境污染等问题,提高能源利用效率,寻找清洁、可持续发展的替代能源已成为当今科研工作者的首要工作之一。气体析出反应作为电化学工业的基础之一,故而对其的细致研究就显得尤为重要。纳米阵列电极不仅可以展现出优异的电化学性能,更因其超疏气的结构特性,有利于改善析气反应中的传质行为,故已成为析气反应催化剂的研究热点。目前虽然科学家成功实现电催化剂本征性能的大幅度提高,但对电极表面结构和浸润性对气泡生长行为影响的研究相当有限,缺少精准的动力学模型。本论文通过构筑一系列形貌差异的纳米结构电极及浸润性差异的电极,研究气泡在结构化电极表面的生长行为及对应的电化学性能,构建并分析了气泡生长的动力学模型和原因,进一步理解浸润性对气泡生长的影响以及纳米阵列电极优于其他电极的本质。据此,进行结构化设计以获得更加高效率的电极,提高气体析出的电催化反应的能量利用率。本论文的具体研究内容概述如下。调整实验方法,确定最佳的铂纳米阵列电极制备方法。通过接触角以及气泡粘附...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 纳米阵列在电催化析气反应中的应用
        1.2.1 气体析出反应
        1.2.2 纳米阵列电极在析气反应中的应用
        1.2.3 纳米阵列电极在电解水反应中的应用
    1.3 表面浸润性
        1.3.1 表面浸润性的基本理论
        1.3.2 超浸润性材料与其表面结构的联系
        1.3.3 调整固体表面浸润性的方法
        1.3.4 超亲气/疏水纳米材料的应用
    1.4 气泡动力学研究
        1.4.1 气泡粘附在表面的受力分析研究
        1.4.2 电催化反应中的气泡生长过程
    1.5 本论文研究目的、意义及研究内容
        1.5.1 本论文研究目的及意义
        1.5.2 本论文主要研究内容
第二章 铂纳米阵列的制备与性能分析
    2.1 引言
    2.2 实验试剂和实验仪器
        2.2.1 主要试剂
        2.2.2 主要仪器
    2.3 实验部分
        2.3.1 电极制备
        2.3.2 形貌和结构表征
        2.3.3 浸润性测试
        2.3.4 电化学测试
        2.3.5 电化学原位观测气泡生长
    2.4 结果与讨论
    2.5 本章小结
第三章 疏水性铂纳米阵列的制备与性能分析
    3.1 引言
    3.2 实验试剂和实验仪器
    3.3 实验部分
        3.3.1 电极制备
        3.3.2 形貌和结构表征
        3.3.3 浸润性测试
        3.3.4 电化学测试
        3.3.5 电化学原位观测气泡生长
    3.4 结果与讨论
    3.5 本章小结
第四章 不同表面结构的铂电极气泡生长行为的研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂和实验仪器
    4.3 实验部分
        4.3.1 电极制备
        4.3.2 形貌和结构表征
        4.3.3 浸润性测试
        4.3.4 电化学原位观测气泡生长过程
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 不同微观形貌的铂电极的表面形貌
        4.4.2 电极微观形貌对于气泡析出行为的影响
        4.4.3 气泡生长模型的提出和分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3980357