铁基磷化物的制备及其电化学析氢性能研究
发布时间：2024-05-30 06:18
世界各地一直饱受过度依赖化石燃料带来的折磨,环境污染、经济危机和地区安全问题严峻,随着能源需求量大大增加而化石能源日渐枯竭,寻求一种清洁可再生能源替代化石燃料迫在眉睫。氢能是一种清洁能源,储量大无污染,但是传统的制取方法复杂、成本高。电解水析氢是一种获取优质能源的简便快捷的方法,但是阴极过电位的存在使其能耗加大、成本提高,因此,开发催化活性高、成本低,能有效降低阴极过电位的电催化剂是电解水制氢的关键。过渡金属磷化物是一种优质的电解水阴极材料,其中磷化铁更是因为其原材料储量高、成本低,无毒,在碱性和酸性溶液中都具有良好的化学稳定性和催化活性而受到广泛关注。所以,基于电化学析氢和纳米材料技术的研究进展,本文将围绕磷化铁催化剂的制备方法,研究运用简单方便的方法得到用于电化学析氢的不同形貌特征的高性能磷化铁催化剂。本文主要研究内容如下:(1)以FeCl3·6H2O、乙二醇和乙二胺为原料,采用150℃溶剂热的方法,合成由纳米片亚单元组成的分层的铁的乙醇酸盐中空微球前驱体,调节乙二胺的加入量,获得不同形貌的催化剂,当乙二胺的量为3 mL时,得到中空磷化铁...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 清洁能源
1.3 氢能
1.3.1 氢能的优点
1.3.2 当前制氢工艺
1.4 电解水制氢
1.4.1 电解水制氢的原理
1.4.2 电解水制氢的发展历史
1.4.3 电解水制氢的影响因素
1.5 电化学析氢阴极材料
1.5.1 阴极材料的种类
1.5.2 磷对电化学析氢活性的影响
1.5.3 提高电化学析氢性能的方法
1.5.4 铁基磷化物阴极材料的研究
1.5.5 电化学析氢研究的新趋势
1.6 本课题研究的主要内容及意义
第二章 实验材料及方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 材料表征方法及原理
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(HRTEM)
2.3.3 X射线衍射仪(XRD)
2.3.4 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.3.5 氮气吸附脱附(比表面吸附仪)
2.4 电化学析氢测试方法及原理
2.4.1 三电极体系
2.4.2 工作电极的制备
2.4.3 极化曲线和Tafel斜率
2.4.4 循环伏安曲线(CV)和双电层电容(Cdl)
2.4.5 循环稳定性测试
第三章 中空磷化铁微球的电化学析氢性能研究
3.1 引言
3.2 中空磷化铁片球的制备过程
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 中空磷化铁微球的制备原理
3.3.2 前驱产物的XRD及FTIR分析
3.3.3 实验产物的SEM及EDS分析
3.3.4 实验产物的XRD及XPS分析
3.3.5 实验产物的BET分析
3.3.6 实验产物的电化学析氢性能分析
3.4 本章小结
第四章 海胆状磷化铁微球的电化学析氢性能研究
4.1 引言
4.2 海胆状磷化铁微球的制备过程
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 海胆状磷化铁微球的制备原理
4.3.2 前驱产物的XRD及FTIR分析
4.3.3 实验产物的形貌SEM分析
4.3.4 实验产物的XRD及EDS分析
4.3.5 实验产物的电化学析氢性能研究
4.4 本章小结
第五章 中空核壳结构磷化铁纳米球的电化学析氢性能研究
5.1 引言
5.2 核壳结构磷化铁纳米球的制备过程
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 中空核壳结构磷化铁纳米球的制备原理
5.3.2 前驱体的SEM及TEM分析
5.3.3 前驱体的XRD及FTIR分析
5.3.4 磷化产物的SEM及TEM分析
5.3.5 磷化产物的XRD及XPS分析
5.3.6 磷化产物的电化学析氢性能测试
5.4 本章小结
全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3984672
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 清洁能源
1.3 氢能
1.3.1 氢能的优点
1.3.2 当前制氢工艺
1.4 电解水制氢
1.4.1 电解水制氢的原理
1.4.2 电解水制氢的发展历史
1.4.3 电解水制氢的影响因素
1.5 电化学析氢阴极材料
1.5.1 阴极材料的种类
1.5.2 磷对电化学析氢活性的影响
1.5.3 提高电化学析氢性能的方法
1.5.4 铁基磷化物阴极材料的研究
1.5.5 电化学析氢研究的新趋势
1.6 本课题研究的主要内容及意义
第二章 实验材料及方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 材料表征方法及原理
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(HRTEM)
2.3.3 X射线衍射仪(XRD)
2.3.4 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.3.5 氮气吸附脱附(比表面吸附仪)
2.4 电化学析氢测试方法及原理
2.4.1 三电极体系
2.4.2 工作电极的制备
2.4.3 极化曲线和Tafel斜率
2.4.4 循环伏安曲线(CV)和双电层电容(Cdl)
2.4.5 循环稳定性测试
第三章 中空磷化铁微球的电化学析氢性能研究
3.1 引言
3.2 中空磷化铁片球的制备过程
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 中空磷化铁微球的制备原理
3.3.2 前驱产物的XRD及FTIR分析
3.3.3 实验产物的SEM及EDS分析
3.3.4 实验产物的XRD及XPS分析
3.3.5 实验产物的BET分析
3.3.6 实验产物的电化学析氢性能分析
3.4 本章小结
第四章 海胆状磷化铁微球的电化学析氢性能研究
4.1 引言
4.2 海胆状磷化铁微球的制备过程
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 海胆状磷化铁微球的制备原理
4.3.2 前驱产物的XRD及FTIR分析
4.3.3 实验产物的形貌SEM分析
4.3.4 实验产物的XRD及EDS分析
4.3.5 实验产物的电化学析氢性能研究
4.4 本章小结
第五章 中空核壳结构磷化铁纳米球的电化学析氢性能研究
5.1 引言
5.2 核壳结构磷化铁纳米球的制备过程
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 中空核壳结构磷化铁纳米球的制备原理
5.3.2 前驱体的SEM及TEM分析
5.3.3 前驱体的XRD及FTIR分析
5.3.4 磷化产物的SEM及TEM分析
5.3.5 磷化产物的XRD及XPS分析
5.3.6 磷化产物的电化学析氢性能测试
5.4 本章小结
全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3984672
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3984672.html
教材专著
