基于过渡金属氧化物的等级结构构筑及其电催化裂解水性能研究

发布时间：2021-04-08 06:31

　　由于传统能源的过度使用,随之带来了环境污染和能源危机等亟待解决的世界性问题,因此清洁可再生能源的开发和利用得到越来越多的研究人员的关注。其中开发和利用电催化剂催化水分解是将电能转化为清洁的可持续的化学能的最有效方式之一。电催化分解水的效率与催化剂材料的组成与结构直接相关,目前大都采用贵金属基材料（如Pt,IrO2等）作为催化活性材料,由于贵金属价格高昂且储量稀少,设计和制备高效、稳定、低廉的非贵金属基电催化剂成为进一步发展电解水制氢技术的关键。本论文工作一方面通过构筑过渡金属氧化物等级纳米结构,提高电极担载活性材料利用效率,优化电荷传输途径,充分暴露活性位点;另一方面,通过引入其他过渡金属元素,构筑双金属/三金属氧化物复合材料,优化其电子结构,促进参与反应物质在表面的吸附与解离。综合利用微纳米结构构筑与界面组分调控的协同作用,提高析氢、析氧以及水分解反应的催化速率。具体工作如下:（1）NiFe2O4/Ni（OH）2多级纳米结构的构筑及电解水性能研究。在水热腐蚀泡沫镍表面的过程中,加入三价Fe离子前驱体,在Fe3+的辅助活化下,通过优化反应条件,调控泡沫镍表面的组分与微结构,获得了具有三... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２．电解水装置示意图［１７］??－

＾?Ｌ｜?◎?ｖ＿??４Ｈ＊?＋?４ｅ－?—?２Ｈ２?｜２Ｈ２０?—〇２?＋?４Ｈ＊?＋?４ｅ－??图１－２．电解水装置示意图［１７］??如图１－３所示，理论上来说在电解水反应中，需要１．２３Ｖ的反应电位??以达到水分解的热力学平衡电势，从而达到驱动水分解的目的，但由于阳??极和阴极存在着严重的过电位，因而在实际过程中所需的电解电压往往大??于理论电压。可见提高电催化水分解反应的关键在于分别降低阴极和阳极??在实际电解水过程中的过电位。因此我们需要分别了解析氢反应（ＨＥＲ）??和析氧反应（ＯＥＲ）的反应机理。??４??

将限制反应速率。因此，一个有效的ＨＥＲ催化剂的必要条件是Ａ?ＧＨ？０。??在用密度泛函理论（ＤＦＴ）计算大量可能催化析氢反应的材料后，可以绘制??出火山形关系图，如图１－４所示以直接体现线性自由能关系：优异的ＨＥＲ??催化剂的氢吸附能既不能太强也不太弱。因而了解如何控制反应中间体在??表面的结合能是提高材料性能的关键。??６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]From Two-Phase to Three-Phase: The New Electrochemical Interface by Oxide Electrocatalysts[J]. Zhichuan J.Xu.  Nano-Micro Letters. 2018(01)
[2]氢能源的利用现状分析[J]. 赵永志,蒙波,陈霖新,王赓,郑津洋,顾超华,张鑫,张俊峰.  化工进展. 2015(09)



本文编号：3125042