策略合成过渡金属硼化物及其电催化水裂解性能研究

发布时间：2021-07-12 19:15

　　氢气以其燃烧值高、产物无污染和利用形式多样等诸多优点而广受关注,被认为是理想的替代化石燃料的清洁能源载体。电催化水裂解利用可再生能源获得的电能分解水产生氢气,是极具前景的、绿色的制氢技术。然而,由于其反应动力学迟缓,大部分电催化反应都需要贵金属作为催化剂。受限于贵金属价格昂贵且储量少,人们亟需开发新型廉价的非贵金属电催化剂。尽管相关研究取得一定进展,但大多数已知的电催化剂依旧存在催化活性低的、稳定性不足等问题。过渡金属硼化物具有较高的导电能力,同时由于硼元素的掺入使其具有很好的抗腐蚀性,是一类潜在的新型水裂解电催化剂。尽管过渡金属硼化物在电催化水裂解方面具有诸多优势,但其合成始终较困难,通常需要复杂且昂贵的方法,加之目前对此类新型材料的催化机制认识不足,都在一定程度上阻碍其发展。针对以上问题,本论文通过固相渗硼,熔融盐辅助以及异质金属原子掺杂等合成策略,开发制备了一系列过渡金属硼化物电催化水裂解催化剂,实现了其在水裂解反应中高本征催化活性上的突破。通过对催化活性相的分析,阐释了过渡金属硼化物中特殊的晶体结构、电子结构与催化性能之间的内在联系。主要研究内容如下:一、电催化水裂解析氧半反应... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

氢能生产和利用的可持续途径示意图

第 1 章 绪论活性、高稳定性、地壳储量丰富的非贵金属电催化剂势在必行。电催化水裂解反应概述1 电解水技术从环境影响和可持续发展角度出发，电解水被认为是最佳制氢方法之一。用可再生能源且副产物只有水，对环境没有负面的影响。电解水制氢被视氢经济时代”的最佳途径。

所得到的 Ni2P 在 1 M H2SO4中，经 48 h 的 HER 测试，其过电位几生变化，仍然是 170 mV[105]。2014 年，Popczun 等人首次报道了 CoP 在酸性条件下具有高效稳定的 H能。将其负载到 Ti 片上，发现在 85mV 的过电位下，其催化电流密度就可cm-2。同时，在 0.5 M H2SO4中可持续催化 24 h，展示了优异的催化稳定性MoP 作为一种有效的加氢脱硫（HDS）催化剂为人熟知。如图 1.8，Wan014 年首次证实了 MoP 的 HER 催化活性。研究中，他们通过调节反应温度功制备出块体 MoP 和 Mo3P。通过对比 Mo、Mo3P 和 MoP 的 HER 性能发催化活性的提升有着重要意义，磷化的程度对 HER 的活性和稳定性也有着。与 Mo 和 Mo3P 在酸性和碱性介质中 HER 性能表现出得严重性衰减不同oP 在两种介质的测试中都表现出较高的催化活性和稳定性。近年来，无定晶的 WP 陆续合成出来，它们同样有着高效稳定的 HER 催化性能[107]。


本文编号：3280497