碳载过渡金属硫化物复合气凝胶的制备及其电催化性能
发布时间：2021-03-26 21:14
随着世界经济的迅速发展,各国对能源的需求也是越来越大。但近年来全球环境恶化污染加重,能源短缺,面对这些问题,人们已经认识到开发新能源的重要性。因此开发绿色、高效、低成本且可持续的新能源越来越吸引研究者的目光。燃料电池和金属空气电池作为高效率新能源电池,具有绿色零污染、无噪音等优点。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）作为燃料电池和金属空气电池中两个最重要的半反应,涉及四电子转移过程,但动力学反应十分缓慢,并且人们对高效电催化剂的研发以及催化机制的认识还有很多不足,因此研究高效持久的电催化剂迫在眉睫。目前,ORR和OER主要是以贵金属催化剂为主（如ORR:Pt/C;OER:Ir O2/Ru O2）。然而,它们储备量低、成本高和稳定性差等缺点阻碍了其大规模应用。相比贵金属,碳材料、过渡金属和硫的储量丰富、低成本易于推广,是理想的商业化电催化剂。锌-空电池作为一种半蓄电池半燃料电池,具有比能量高（理论值:1350 Wh/kg）、能量密度大、储量丰富、放电曲线平稳等诸多优点而备受人们关注。本论文主要以碳基材料为前驱体,利用溶胶-凝胶法,将碳基材料...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a-d）NiCo/PFC气凝胶在不同放大倍数下的SEM图像
第1章绪论3[14]使用了壳聚糖、镍氰化钾和钴氰化钾为原料，通过溶胶-凝胶法，以壳聚糖为碳源，合成了NiCo/PFC电催化剂，如图1.1所示。该催化剂在KOH碱性溶液中，起始电位为0.92V，半波电位为0.79V，与商业化Pt/C电催化相比，催化性能接近。图1.1（a-d）NiCo/PFC气凝胶在不同放大倍数下的SEM图像图1.2（a）在B,N-修饰石墨烯片上制备富含氧空位的CoOxNPs；（b）CoOxNPs/BNG杂化产物的XRD图谱。NPs/BNG（JCPDS：71-1178）；（c）CoOxNPs/BNG混合物的SEM、（d）TEM和（e）HRTEM图
第2章水凝胶衍生的蜂窝状Ni3S4/N,P-HPC制备及其析氧性能10ERHE=ESCE+0.0592pH+0.242通过超声分散5mg催化剂，0.2mL无水乙醇，0.7mL蒸馏水和100μL5wt％Nafion溶液的混合物来制备催化剂。为了将催化剂固定在工作电极上，将10μL催化剂混合液滴到玻碳电极表面上，并在室温下干燥（载量约为0.25mg·cm-2）。在O2饱和的0.1MKOH溶液中以1600rpm和5mV·s-1的扫描速率测试催化剂的OER活性。为了获得电化学双层电容（Cdl），在非法拉第范围以不同的扫描速率（2、4、6、8和10mV·s-1）在0.95至1.05V（vs.RHE）范围内扫描。2.3结果与讨论2.3.1Ni3S4/N,P-HPC物理表征图2.1Ni3S4/N,P-HPC的制备示意图Ni3S4/N,P-HPC的制备过程如图1所示。Ni3S4/N,P-HPC的制备从CS、TPP、PHMG的溶胶-凝胶聚合开始。CS、TPP和PHMG水凝胶的形成机理取决于两个因素：首先，带有阳离子的壳聚糖（CS）通过静电作用与聚合阴离子TPP交联[64]；其次，磷酸聚六亚甲基胍（PHMG）可以通过共价键接枝到壳聚糖主链上，从而形成带有–NH–(CH2)6–NHC=NHH3PO4–重复单元的交联CS-胍基聚合物[65]。它们之间的相互作用如图2.1所示，并通过红外光谱进一步证实（如图2.2所示）。首先向初始水凝胶中添加可溶性镍盐，镍盐将被包裹在水凝胶中，且Ni2+可以与聚合物的官能团螯合。同时，镍盐对聚合或凝胶化过程具有一定的催化作用，反过来可以影响凝胶的形态和孔隙结构。为了获得硫化物，选择Na2S·9H2O作为S掺杂剂。经过冷冻干燥和碳化处理后，可以得到具有良好蜂窝状多孔结构的Ni3S4/N,P-HPC气凝胶。冷冻干燥有助于保持三维多孔结构，防止碳化过程中的
【参考文献】：
期刊论文
[1]S,N co-doped carbon nanotube-encapsulated core-shelled CoS2@Co nanoparticles:efficient and stable bifunctional catalysts for overall water splitting[J]. Jing-Yu Wang,Ting Ouyang,Nan Li,Tianyi Ma,Zhao-Qing Liu. Science Bulletin. 2018(17)
本文编号：3102258
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a-d）NiCo/PFC气凝胶在不同放大倍数下的SEM图像
第1章绪论3[14]使用了壳聚糖、镍氰化钾和钴氰化钾为原料，通过溶胶-凝胶法，以壳聚糖为碳源，合成了NiCo/PFC电催化剂，如图1.1所示。该催化剂在KOH碱性溶液中，起始电位为0.92V，半波电位为0.79V，与商业化Pt/C电催化相比，催化性能接近。图1.1（a-d）NiCo/PFC气凝胶在不同放大倍数下的SEM图像图1.2（a）在B,N-修饰石墨烯片上制备富含氧空位的CoOxNPs；（b）CoOxNPs/BNG杂化产物的XRD图谱。NPs/BNG（JCPDS：71-1178）；（c）CoOxNPs/BNG混合物的SEM、（d）TEM和（e）HRTEM图
第2章水凝胶衍生的蜂窝状Ni3S4/N,P-HPC制备及其析氧性能10ERHE=ESCE+0.0592pH+0.242通过超声分散5mg催化剂，0.2mL无水乙醇，0.7mL蒸馏水和100μL5wt％Nafion溶液的混合物来制备催化剂。为了将催化剂固定在工作电极上，将10μL催化剂混合液滴到玻碳电极表面上，并在室温下干燥（载量约为0.25mg·cm-2）。在O2饱和的0.1MKOH溶液中以1600rpm和5mV·s-1的扫描速率测试催化剂的OER活性。为了获得电化学双层电容（Cdl），在非法拉第范围以不同的扫描速率（2、4、6、8和10mV·s-1）在0.95至1.05V（vs.RHE）范围内扫描。2.3结果与讨论2.3.1Ni3S4/N,P-HPC物理表征图2.1Ni3S4/N,P-HPC的制备示意图Ni3S4/N,P-HPC的制备过程如图1所示。Ni3S4/N,P-HPC的制备从CS、TPP、PHMG的溶胶-凝胶聚合开始。CS、TPP和PHMG水凝胶的形成机理取决于两个因素：首先，带有阳离子的壳聚糖（CS）通过静电作用与聚合阴离子TPP交联[64]；其次，磷酸聚六亚甲基胍（PHMG）可以通过共价键接枝到壳聚糖主链上，从而形成带有–NH–(CH2)6–NHC=NHH3PO4–重复单元的交联CS-胍基聚合物[65]。它们之间的相互作用如图2.1所示，并通过红外光谱进一步证实（如图2.2所示）。首先向初始水凝胶中添加可溶性镍盐，镍盐将被包裹在水凝胶中，且Ni2+可以与聚合物的官能团螯合。同时，镍盐对聚合或凝胶化过程具有一定的催化作用，反过来可以影响凝胶的形态和孔隙结构。为了获得硫化物，选择Na2S·9H2O作为S掺杂剂。经过冷冻干燥和碳化处理后，可以得到具有良好蜂窝状多孔结构的Ni3S4/N,P-HPC气凝胶。冷冻干燥有助于保持三维多孔结构，防止碳化过程中的
【参考文献】：
期刊论文
[1]S,N co-doped carbon nanotube-encapsulated core-shelled CoS2@Co nanoparticles:efficient and stable bifunctional catalysts for overall water splitting[J]. Jing-Yu Wang,Ting Ouyang,Nan Li,Tianyi Ma,Zhao-Qing Liu. Science Bulletin. 2018(17)
本文编号：3102258
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3102258.html
最近更新
教材专著
