NiFe双金属氢氧化物的调控合成及其在电化学领域的应用

发布时间：2024-06-14 03:51

　　全球经济增长、人口膨胀及工业化带来的能源快速消耗已经给社会环境带来了不同程度的污染。近期,可再生清洁能源开发以及CO2等温室气体的减排开始逐渐成为人们研究的重点。电解水制氢和CO2电催化还原过程是目前解决这两个问题的有效手段。其中,电解水制氢由析氢(HER)和析氧(OER)两个半反应组成,析氧反应为四电子转移过程,从反应动力学角度看较难进行,因此这一研究中亟待寻找高效且价格低廉的稳定的催化剂来加速析氧反应。此外CO2电催化还原过程中,析氧反应也扮演着不可或缺的角色。作为气体溢出反应中的一类,析氧反应过程中会产生大量气泡,反应过程需要较高的过电位,且氧气气泡造成催化剂表面的活性物质的脱落,从而引起的催化剂稳定性衰减等问题,对析氧催化剂提出了更高的要求。常用的催化剂RuO2及Ir02等有着优异的析氧性能,但在电催化过程中易被氧化成Ru04及IrO3而发生溶解,降低了催化稳定性,价格昂贵储量有限因而限制了贵金属类催化剂的大规模工业化应用。近年来,大量研究致力于非贵金属类可替代型催化剂的开发利用,如钙钛矿、尖晶石等金属氧化物,以及过渡系双金属氢氧化物等。过渡金属基催化剂不仅价格低廉,合成工艺也...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１析氢（左）和析氧反应（右）的极化曲线，１１ｃ和ｎａ分别为阴阳极过电位对应的电流Ｇ）［４９】??－

调峰的目的ｆ４７！。最重要的是，氢能与其他燃料相比较，具有极高的能量密度，且只有??无污染的水作为燃烧产物，被视为未来能源供给的潜在候选［４８］。??电解水由阳极氧析出和阴极氢析出两个半反应组成，如图１－１所示。其中，阴极??反应为两电子参与过程，电子从电极转移至水溶液中并与游离....

图１－２?（ａ）原位转换的合金纳米片示意图；（ｂ）不同合金片全电解水测试［５３】??Ｆｉｇ．?１－２?（ａ）?Ｉｎ?ｓｉｔｕｔｏｐｏｔａｃｔｉｃ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｓｔｒａｔｅｇｙ?ｆｏｒ?ｔｈｉｃｋ?ａｌｌｏｙ?ｎａｎｏｓｈｅｅｔ?ａｒｒａｙ；?（ｂ）?Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ??ｏｖｅｒａｌｌ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?（ＯＷＳ）?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｆｏｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｌｌｏｙ?ｎａｎｏｓｈｅｅｔ［５３］??

板法制备二维金属材料。孙晓明教授课题组［５３］通过原位拓扑转换的方法，在温和的乙??二醇－碱性体系中，原位还原了?ＮｉＦｅ?ＬＤＨｓ，合成了具有原子级单分散的ＮｉＦｅ合金材??料，展现了优异的电解水功能（图１－２）。王双印教授课题组［５４］利用高温Ａｒ－Ｈ２还原的??方法制备了?....

图１－３?（Ａ）?ＮｉＦｅ－ＭｏＯｘ纳米片合成过程示意图；（Ｂ）?ＮｉＦｅ－ＭｏＯｘ?ＮＳ及ＮｉＦｅ合金的ＸＲＤ谱??图；（Ｃ）催化剂ＯＥＲ极化曲线［５４］??Ｆｉｇ．?１－３?（Ａ）?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?Ｎ?

板法制备二维金属材料。孙晓明教授课题组［５３］通过原位拓扑转换的方法，在温和的乙??二醇－碱性体系中，原位还原了?ＮｉＦｅ?ＬＤＨｓ，合成了具有原子级单分散的ＮｉＦｅ合金材??料，展现了优异的电解水功能（图１－２）。王双印教授课题组［５４］利用高温Ａｒ－Ｈ２还原的??方法制备了?....

图１－４?（Ａ）?（Ｂ）?ＮｉＦｅ水滑石纳米片及ＮｂＦｅＮ纳米颗粒的ＴＥＭ图像；（Ｃ）析氢极化曲线、（Ｄ）??析氧极化曲线１５６】??Ｆｉｇ．?１－４?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?（Ａ）?ｔｈｅ?ＮｉＦｅ－ＬＤＨ?ｎａ?

氮化物及硫化物因其价态及电子结构的难调控性却鲜少报道。张铁锐教授课题组??利用高温条件下ＮＨ３热分解的方法对ＮｉＦｅ?ＬＤＨｓ进行原位氮化处理，获得具有优异??双功能性质的Ｎｉ３Ｆｅ－ＮＰｓ?（图１－４）。电化学测试条件为Ｉ?Ｍ?ＫＯＨ电解液，以５?ｍＶ／ｓ??的扫速对其ＨＥＲ、....

本文编号：3994099