过渡金属（Ni,Co,Cu）碱式硝酸盐的制备及电催化析氧研究

发布时间：2024-06-06 05:17

　　电催化分解水产氢可以实现电能和化学能之间的转换且过程中没有污染物产生,被认为是获取氢气进而解决环境污染和能源危机的有效手段之一。但是,析氧反应(OER)作为水分解的半反应之一,涉及到四个电子的转移,动力学缓慢,限制了电催化分解水的速率和实际应用。因而开发高效且稳定的OER电催化剂以提高水氧化效率是十分必要的。近几年,碱式碳酸盐及其掺杂复合材料在OER等方面都展现出了优异的电催化性能,而在此基础上如何拓宽碱式盐材料的种类、简化实验方法,同时进一步提升材料的催化性能是值得探索的。因此,本文设计合成过渡金属碱式硝酸盐/泡沫镍(MNH/NF,M=Ni,Co,Cu)复合材料,进一步引入Fe(OH)₃改性得到NiNH@Fe(OH)₃/NF材料,并研究了材料的电催化OER性能及相关催化机理。设计采用一步熔融盐法制备具有三维结构的MNH/NF复合材料,其中NiNH/NF在碱性条件下OER活性最优,催化电流密度为50 mA/cm²时所需提供过电位为231 mV vs.可逆氢电极(RHE),Tafel斜率为81 mV/dec。尽管在OER过...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 OER催化材料的分类及研究现状
        1.2.1 贵金属OER催化剂研究现状
        1.2.2 碳基OER催化剂研究现状
        1.2.3 过渡金属OER催化剂研究现状
        1.2.4 过渡金属基复合物OER催化剂研究现状
        1.2.5 过渡金属碱式盐OER催化剂研究现状
    1.3 OER催化机理研究现状
    1.4 研究现状总结
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验材料及实验方法
    2.1 实验药品及实验仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 样品表征方法
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 扫描电子显微镜测试
        2.2.3 透射电子显微镜测试
        2.2.4 拉曼光谱分析
        2.2.5 X射线光电子能谱测试
        2.2.6 电化学性能测试
    2.3 实验方案
        2.3.1 单金属MNH/NF(M=Ni,Co,Cu)复合材料的制备
        2.3.2 核壳结构NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的制备
第3章 MNH/NF(M= Ni,Co,Cu)复合材料的制备及电催化析氧性能研究
    3.1 引言
    3.2 MNH/NF复合材料的基本表征
        3.2.1 MNH/NF复合材料的形貌表征
        3.2.2 MNH/NF复合材料的XRD表征
        3.2.3 MNH/NF复合材料的Raman分析
        3.2.4 MNH/NF复合材料的XPS分析
    3.3 MNH/NF复合材料的电催化析氧性能分析
    3.4 MNH/NF复合材料电催化析氧测试后的基本表征
    3.5 MNH/NF复合材料基底的优异性
    3.6 本章小结
第4章 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的制备及电催化析氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 NiNH@Fe(OH)₃/NF的基本表征
        4.2.1 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的形貌表征
        4.2.2 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的XRD表征
        4.2.3 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的Raman分析
        4.2.4 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的XPS分析
    4.3 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料的电催化析氧性能分析
    4.4 NiNH@Fe(OH)₃/NF复合材料电催化析氧测试后的基本表征
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3990362