3D过渡金属阵列催化剂的合成及电解水应用

发布时间：2024-06-08 01:04

　　过度使用化石燃料造成的污染给人类的生存环境带来了极大的困扰,氢气被认为是最有可能替代化石燃料的新型清洁能源之一。电解水产氢技术的逐渐成熟,使氢气的大规模使用成为了可能。水分解过程一般包含阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个半反应,所以探索适用于这两个半反应的非贵金属催化剂成为了现在研究的重点。过渡金属元素在地球上含量丰富,成本低,且易于调节的电子状态可降低材料在电解水过程中的热力学反应势垒,有利于电催化效率的提升,故非常适用于研发设计成电化学过程中的催化剂。本论文以过渡金属基材料为催化剂主体,采用离子掺杂策略和构建3D导电基底策略等提升基体材料的催化性能,并尽量采取室温等低耗能条件制备,降低材料的合成成本,有利于催化材料的工业化生产和氢能源的推广使用。文章中先是通过水热法和退火掺杂两个步骤在泡沫镍(NF)基底上原位生长出P掺杂Ni₃S₂纳米片阵列,不同于阳离子掺杂,阴离子P的掺入可以有效调节Ni₃S₂的电子状态而不改变其晶体结构,从而增加载流子浓度,激活并暴露出更多的活性位点,直接促进...

【文章页数】：73 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 电解水产氢的原理
        1.2.1 HER反应机制
        1.2.2 OER反应机制
    1.3 提升催化材料性能的策略方法
        1.3.1 相的转变策略
        1.3.2 形貌改变策略
        1.3.3 制造空位缺陷策略
        1.3.4 离子掺杂策略
    1.4 本文研究思路
第二章 3DNi3S2纳米片阵列的表面P修饰及电解水应用
    2.1 引言
    2.2 理论模拟与结果
        2.2.1 理论计算
        2.2.2 理论计算结果与分析
    2.3 材料合成与制备
    2.4 材料表征与分析
    2.5 电化学测试与分析
    2.6 本章小结
第三章 3D Fe-Co-Ni氢氧化物纳米片阵列的室温制备及电解水应用
    3.1 引言
    3.2 材料合成与制备
        3.2.1 3D无定形Fe-Co-Ni氢氧化物纳米片阵列的制备
        3.2.2 Co氢氧化物和Fe-Ni氢氧化物的制备
        3.2.3 Fe-Co-Ni annealing样品的制备
    3.3 材料表征与分析
    3.4 OER性能测试与分析
    3.5 本章小结
第四章 3DCu基纳米片阵列的室温制备及电解水应用
    4.1 引言
    4.2 材料合成与制备
        4.2.1 Ni-CuCl预催化剂的合成
        4.2.2 Ni-CuO的合成
        4.2.3 Ni-CuO-S的合成
        4.2.4 Ni-CuO-350的合成
    4.3 材料表征分析
    4.4 电化学测试与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结
参考文献
攻读硕士学位期间出版或发表的论著、论文
致谢



本文编号：3991225