镍/钴电催化剂的合成及其电解水性能研究

发布时间：2021-08-24 15:09

　　减少人类对化石燃料的依赖,建立多元绿色能源供应体系是解决当前能源危机和环境污染的有效手段,发展电催化技术,全水分解制备清洁氢能具有广阔的应用前景。光电技术的核心是设计和构筑高效、低价的电催化剂,其中地球资源丰富、大比表面积的层状过渡金属化合物被广泛应用于电催化水分解的研究。本论文旨在合成镍基层状双氢氧化物和钴基磷化物纳米片作催化剂,研究在不同条件下电催化水分解性能,为构筑高性能、稳定的全水分解的电催化剂的实际应用提供可能。基于层状双氢氧化物（LDHs）中双金属组分可调的结构特点,除通过金属离子之间协同作用改善材料电催化性能外,由于掺杂效应诱导LDHs产生缺陷也是改善电催化性能的有效策略。利用二甲基咪唑辅助溶剂热法成功地将s、d、ds、p区金属离子引入镍基层状双氢氧化物中,形成NiM-LDHs（M=Mg,Mn,Zn,Al）。其中NiMg-LDHs在碱性溶液中展现出最好的电催化产氧（OER）性能,在电流密度为10 mA·cm^-2(η₁₀)时过电位仅需254 mV。增强的电催化性能主要源于在合成过程中Mg诱导片层出现大量氧空位,缺陷对电子转移和OH... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 概述
    1.2 析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)
        1.2.1 OER反应机理
        1.2.2 OER催化剂的种类
    1.3 析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)
        1.2.1 HER反应机理
        1.2.2 HER催化剂的种类
    1.4 层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)
        1.4.1 LDHs的结构特征
        1.4.2 LDHs的性质
        1.4.3 LDHs的制备方法
        1.4.4 LDHs的应用
    1.5 LDHs材料电催化优化策略
        1.5.1 LDHs的复合材料
        1.5.2 LDHs为前驱体制备电催化剂
        1.5.3 LDHs单层纳米片材料
    1.6 本论文设计思路与工作
2 镍基LDHs的合成及电催化性能研究
    2.1 概述
    2.2 实验部分
        2.2.1 使用试剂及测试仪器
        2.2.2 金属掺杂镍基LDHs的合成
        2.2.3 主要表征方法
        2.2.4 电化学测试方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 镍基双金属LDHs的结构表征
        2.3.2 镍基双金属LDHs电催化OER性能研究
        2.3.3 电催化OER机制探究
        2.3.5 构筑LDHs复合材料优化OER性能
    2.4 本章小结
3 钴基磷化物的合成及电催化性能研究
    3.1 概述
    3.2 实验部分
        3.2.1 使用试剂及测试仪器
        3.2.2 磷化物的合成
        3.2.3 材料表征方法
        3.2.4 电化学测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 前驱体及磷化物的结构表征
        3.3.2 磷化物HER/OER及全水分解催化性能研究
        3.3.3 电催化机制探究
    3.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3360222