三维磷化钴/泡沫碳复合材料析氢催化性能的研究

发布时间：2021-11-04 22:41

　　随着化石能源的日渐枯竭和环境污染日益严重,开发和利用可循环的清洁能源已经迫在眉睫。作为一种热值高、可再生的清洁能源,氢能源的推广可以有效替代化石能源,减轻化石能源滥用所引起能源危机和环境污染。电解水制氢作为当前最主要的氢能源生产手段,其进一步发展受限于较高的过电位。开发非贵金属基电解水析氢催化剂,已成为当前研究的重要内容。磷化钴材料由于其较好的导电性,相对低廉的合成成本,以及优异的电化学稳定性,被作为析氢催化电极材料而广泛研究。然而,纳米级磷化钴粉末材料由于其容易团聚、比表面积较低的缺点限制了它们的实际使用。因此,设计一种简单的思路合成具有不易团聚、高比表面积和不依赖粘结剂的磷化钴复合材料作为析氢催化,是十分值得期待的。以三聚氰胺泡沫作为前驱体骨架,以沸石咪唑类钴-金属有机框架衍生物作为钴源,通过气相沉积和高温热处理的思路,合成磷化钴/颗粒氮掺杂三维泡沫碳复合材料。这种复合物具有三维网状结构,易于氢气逸散。实验结果表明在300℃低温气相沉积磷化和900℃高温热处理一步法合成后,得到的磷化钴颗粒复合氮掺杂多孔泡沫碳超材料（CoP@CF）具有较高的比表面积为212.8 m²

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电解水装置的原理图

制备 700 ℃和 800 ℃下炭化的样品（CoP@CF700/800），以及不磷化的样品（Co@CF900）, 质量比和合成/热处理条件与上述制备过程完全保持一致.纳米磷化钴颗粒复合三维氮掺杂泡沫碳材料的合成制备路线和机理如图3.1所示。以2-甲基咪唑作为配体分子，同解离出的Co2+离子进行配位，形成分子式为Co(MeIM)2的配合物。在甲醇溶液体系中，配合物沿最初形核的边缘生长，最终形成菱形十二面

(f) -(g) CoP@CF 透射电镜图和高分辨率透射电镜图3.3.2 X 射线光电子能谱分析X 射线光电子能谱分析进一步说明了磷化钴和三维泡沫碳材料的元素分布和键合形态。从图 3.3 (a)全能谱可以看出，C 1s 和 O 1s 的峰强远高于其他能谱的峰强，证明在前驱体碳化的过程中，O 元素并没有完全除去。图 3.3(b)呈现了放大的 N 1s 能谱。在 N 1s 能谱中，有三个主峰比较明显。分别是在结合能为 400.96 eV，399.28eV 和398.35eV 的石墨型氮，吡咯型氮和吡啶型氮。在 400.96 eV 出现的最高峰为石墨氮，

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]一维过渡金属磷化物的合成及其电解水析氢催化机理的研究[D]. 杜洪方.西南大学 2018
[2]双三唑和双功能四唑配体的金属—有机骨架材料的合成和性质研究[D]. 黄泳权.南开大学 2009

硕士论文
[1]煤沥青基多孔碳纳米材料的可控制备及其电化学性能研究[D]. 王东华.中北大学 2018
[2]三维有序大孔/介孔碳负载磷化镍纳米颗粒的制备及其电催化析氢反应性能的研究[D]. 杜寒莹.北京化工大学 2017
[3]EBPVD热障涂层与熔融CMAS化学反应产物ZrSiO4生长特点的表征[D]. 李国正.湘潭大学 2016
[4]电化学析氢反应催化剂设计、制备及性能研究[D]. 胡良璐.安徽师范大学 2016
[5]二氧化钛纳米管阵列的制备及其光伏特性研究[D]. 赵岩锋.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3476544