多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的制备与析氢性能的研究
发布时间：2024-02-24 13:30
随着当今化石燃料耗量增加、储量锐减,氢气作为一种新型高能量密度的清洁二次能源日益备受关注。氢气的制取方式各有不同,其中电解水制氢以其制取氢气纯度高且过程无污染的优势成为大规模制氢的首选。但电解水需要消耗巨额电能,为了提高能量转换效率,寻求析氢过电位低且稳定性高的电解池阴极材料成为问题解决的关键。大量实验研究结果表明Pt族过渡金属具有最低的析氢过电位,但储量稀少、价格昂贵,导致其不适于大规模运用于工商业生产。由此研发成本低廉且电催化析氢活性及稳定性高的电解池阴极材料作为替代具有重要意义,而成为近年来研究的热点。本文旨在探索以脱合金化的方法来获取特殊的纳米多孔结构电极材料,同时就该多孔材料中Mo的加入、Mo含量的不同以及复合Ru O2进行了研究和分析,以期制备高活性及稳定性的析氢催化电极。本文首先通过快速凝固结合脱合金化等方法制备了纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物阴极电极材料,通过XRD、SEM、TEM、BET等对电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,并通过线性扫描伏安、Tafel斜率、交流阻抗、计时电位以及循环伏安等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果显示...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 氢能概述
1.2 氢的制备方法
1.3 碱性体系电解水制氢
1.3.1 碱性体系制氢概况
1.3.2 碱性体系电解水析氢机理
1.4 Ni基析氢电极材料分类及研究现状
1.4.1 Ni基合金电极材料
1.4.2 多孔Ni基电极材料
1.4.3 Ni基复合电极材料
1.5 论文的研究内容与研究意义
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料及实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 材料制备
2.2.1 合金的熔炼
2.2.2 快速凝固制备合金薄带
2.2.3 脱合金化实验
2.2.4 二次腐蚀与后续退火
2.2.5 RuO2胶体聚沉实验
2.3 材料的结构表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 氮气吸附解吸附仪
2.4 析氢性能及稳定性测试
2.4.1 电极制备方法
2.4.2 三电极体系
2.4.3 线性扫描伏安法测试
2.4.4 Tafel斜率曲线分析
2.4.5 计时电位法测试
2.4.6 交流阻抗谱测试
2.4.7 循环伏安耐久测试
第3章 脱合金化制备纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的电催化析氢性能..
3.1 引言
3.2 纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ni-Al、Ni-Mo-Al前驱体合金的物相分析
3.3.2 Ni-Al、Ni-Mo-Al脱合金化、腐蚀与退火后的物相分析
3.3.3 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的微观结构分析
3.3.4 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的比表面积测试
3.3.5 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的析氢性能及稳定性测试
本章小结
第4章 脱合金制备不同Mo含量纳米多孔Ni-Mo合金及其电催化析氢性能
4.1 引言
4.2 不同Mo含量纳米多孔Ni-Mo合金的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同Mo含量Ni-Mo-Al前驱体合金薄带物相分析
4.3.2 不同Mo含量Ni-Mo-Al合金脱合金化后物相分析
4.3.3 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的微观结构分析
4.3.4 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的BET比表面积测试
4.3.5 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的析氢性能及稳定性测试
4.4 本章小结
第5章 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料的制备及其电催化析氢性能
5.1 引言
5.2 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料物相分析
5.3.2 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料微观结构分析
5.3.3 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料析氢性能测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3909070
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 氢能概述
1.2 氢的制备方法
1.3 碱性体系电解水制氢
1.3.1 碱性体系制氢概况
1.3.2 碱性体系电解水析氢机理
1.4 Ni基析氢电极材料分类及研究现状
1.4.1 Ni基合金电极材料
1.4.2 多孔Ni基电极材料
1.4.3 Ni基复合电极材料
1.5 论文的研究内容与研究意义
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料及实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 材料制备
2.2.1 合金的熔炼
2.2.2 快速凝固制备合金薄带
2.2.3 脱合金化实验
2.2.4 二次腐蚀与后续退火
2.2.5 RuO2胶体聚沉实验
2.3 材料的结构表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 氮气吸附解吸附仪
2.4 析氢性能及稳定性测试
2.4.1 电极制备方法
2.4.2 三电极体系
2.4.3 线性扫描伏安法测试
2.4.4 Tafel斜率曲线分析
2.4.5 计时电位法测试
2.4.6 交流阻抗谱测试
2.4.7 循环伏安耐久测试
第3章 脱合金化制备纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的电催化析氢性能..
3.1 引言
3.2 纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ni-Al、Ni-Mo-Al前驱体合金的物相分析
3.3.2 Ni-Al、Ni-Mo-Al脱合金化、腐蚀与退火后的物相分析
3.3.3 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的微观结构分析
3.3.4 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的比表面积测试
3.3.5 多孔Ni、Ni-Mo、NiO与NiMoO4的析氢性能及稳定性测试
本章小结
第4章 脱合金制备不同Mo含量纳米多孔Ni-Mo合金及其电催化析氢性能
4.1 引言
4.2 不同Mo含量纳米多孔Ni-Mo合金的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同Mo含量Ni-Mo-Al前驱体合金薄带物相分析
4.3.2 不同Mo含量Ni-Mo-Al合金脱合金化后物相分析
4.3.3 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的微观结构分析
4.3.4 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的BET比表面积测试
4.3.5 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的析氢性能及稳定性测试
4.4 本章小结
第5章 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料的制备及其电催化析氢性能
5.1 引言
5.2 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料物相分析
5.3.2 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料微观结构分析
5.3.3 纳米多孔Ni/RuO2及Ni-Mo/RuO2复合材料析氢性能测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3909070
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