阴离子置换效应制备钴、铜、铁基水分解电催化剂
发布时间：2021-10-19 10:45
当今社会面临着化石燃料枯竭（已发现的石油资源仅够使用40至80年）、气候变化、储能手段单一三大问题。将电解水制氢技术和可再生能源结合可以有效地解决这三大问题。水分解反应由析氧反应（OER）和析氢反应（HER）两个半反应组成,由于实际反应过程中阳极和阴极反应活化能垒以及电解液电阻等因素的存在,往往需要额外的过电势才能驱动反应进行,从而影响了电能到化学键能的转化效率,因此我们针对两个半反应设计了以下催化剂以提高电催化水分解反应的产氢效率。首先,我们在泡沫铜上原位合成了Co-Cu硫化物(Co9S8-Cu1.81S),随后通过电化学活化制备出了一种新型三维（3D）海胆状的无定型Co-Cu氢氧化物（CoCuOxHy（S）/CF）作为OER催化剂。在1 M KOH中,CoCuOxHy（S）阳极达到100 mA cm-2电流密度时的过电势（η）仅为274 mV,并且在10 mA cm-2的电流密度下工作4...
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 电解水制氢的发展历程
1.3 水分解反应的原理简述
1.3.1 OER反应原理简述
1.3.2 HER反应原理简述
1.4 钴、铁、铜基催化电解水的研究进展
1.4.1 基于钴的催化剂
1.4.2 基于铁的催化剂
1.4.4 基于铜的催化剂
1.5 水分解催化剂设计策略简述
1.5.1 形貌结构优化
1.5.2 金属协同作用
1.5.3 非金属杂原子的作用
1.5.4 其他设计策略(碳材料结合、缺陷、界面工程)
1.6 本文的课题背景和研究路线
2 海胆状CoCuO_xH_y(S)的制备及其OER性能探究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂、原材料及设备仪器
2.2.2 电极的合成方法
2.2.3 电极的物理表征
2.2.4 电极的电化学测试手段
2.3 实验结果讨论
2.3.1 Co_9S_8-Cu_(1.81)S/CF的物理表征
2.3.2 CoCuO_xH_y(S)/CF的物理表征
2.3.3 CoCuO_xH_y(S)/CF的 OER性能
2.4 本章小结
3 由磷酸铁衍生出的无定形FeO_xH_y(Pi)作为高效HER催化剂
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂、原材料及设备仪器
3.2.2 电极的合成方法
3.2.3 Fe PO4 和无定形Fe OxHy(Pi)的物理表征
3.2.4 电极的电化学测试手段
3.3 实验结果讨论
3.3.1 FePO_4/FF的物理表征
3.3.2 无定形FeO_xH_y(Pi)/FF的物理表征
3.3.3 FeO_xH_y(Pi)/FF的 HER性能
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
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过拉伸应变调节Ru@RuO2核壳纳米球中Ru（Ⅳ）的电荷密度并应用于酸性环境电解水产氧（英文）[J]. 闻益智,杨韬,程传祺,赵雪茹,刘恩佐,杨静. Chinese Journal of Catalysis. 2020(08)
[2]硫掺杂镍铁层状双氢氧化物的氧析出电催化性能（英文）[J]. 李申宙,刘健云,段烁,王谭源,李箐. Chinese Journal of Catalysis. 2020(05)
[3]国内外工业化制氢技术的研究进展[J]. 王东军,姜伟,赵仲阳,金书含,何昌洪,何玉莲. 工业催化. 2018(05)
[4]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[5]水氧化催化剂的研究进展[J]. 施华韵,鲁统部. 科学通报. 2014(17)
[6]第一过渡系列金属元素单核水氧化催化剂的最新进展[J]. 张宗尧,郑坤毅,曹睿. 中国科学:化学. 2014(02)
[7]固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究[J]. 马霄平,宋世栋,谭忠印,张华民,衣宝廉. 电源技术. 2006(08)
[8]生物质能研发展望[J]. 匡廷云,马克平,白克智. 中国科学基金. 2005(06)
硕士论文
[1]基于磷酸化金属基底制备高效水氧化电催化剂[D]. 赵一萌.大连理工大学 2019
本文编号：3444722
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 电解水制氢的发展历程
1.3 水分解反应的原理简述
1.3.1 OER反应原理简述
1.3.2 HER反应原理简述
1.4 钴、铁、铜基催化电解水的研究进展
1.4.1 基于钴的催化剂
1.4.2 基于铁的催化剂
1.4.4 基于铜的催化剂
1.5 水分解催化剂设计策略简述
1.5.1 形貌结构优化
1.5.2 金属协同作用
1.5.3 非金属杂原子的作用
1.5.4 其他设计策略(碳材料结合、缺陷、界面工程)
1.6 本文的课题背景和研究路线
2 海胆状CoCuO_xH_y(S)的制备及其OER性能探究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂、原材料及设备仪器
2.2.2 电极的合成方法
2.2.3 电极的物理表征
2.2.4 电极的电化学测试手段
2.3 实验结果讨论
2.3.1 Co_9S_8-Cu_(1.81)S/CF的物理表征
2.3.2 CoCuO_xH_y(S)/CF的物理表征
2.3.3 CoCuO_xH_y(S)/CF的 OER性能
2.4 本章小结
3 由磷酸铁衍生出的无定形FeO_xH_y(Pi)作为高效HER催化剂
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂、原材料及设备仪器
3.2.2 电极的合成方法
3.2.3 Fe PO4 和无定形Fe OxHy(Pi)的物理表征
3.2.4 电极的电化学测试手段
3.3 实验结果讨论
3.3.1 FePO_4/FF的物理表征
3.3.2 无定形FeO_xH_y(Pi)/FF的物理表征
3.3.3 FeO_xH_y(Pi)/FF的 HER性能
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
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过拉伸应变调节Ru@RuO2核壳纳米球中Ru（Ⅳ）的电荷密度并应用于酸性环境电解水产氧（英文）[J]. 闻益智,杨韬,程传祺,赵雪茹,刘恩佐,杨静. Chinese Journal of Catalysis. 2020(08)
[2]硫掺杂镍铁层状双氢氧化物的氧析出电催化性能（英文）[J]. 李申宙,刘健云,段烁,王谭源,李箐. Chinese Journal of Catalysis. 2020(05)
[3]国内外工业化制氢技术的研究进展[J]. 王东军,姜伟,赵仲阳,金书含,何昌洪,何玉莲. 工业催化. 2018(05)
[4]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[5]水氧化催化剂的研究进展[J]. 施华韵,鲁统部. 科学通报. 2014(17)
[6]第一过渡系列金属元素单核水氧化催化剂的最新进展[J]. 张宗尧,郑坤毅,曹睿. 中国科学:化学. 2014(02)
[7]固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究[J]. 马霄平,宋世栋,谭忠印,张华民,衣宝廉. 电源技术. 2006(08)
[8]生物质能研发展望[J]. 匡廷云,马克平,白克智. 中国科学基金. 2005(06)
硕士论文
[1]基于磷酸化金属基底制备高效水氧化电催化剂[D]. 赵一萌.大连理工大学 2019
本文编号：3444722
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3444722.html
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