氢能转换中贵金属电催化剂的可控合成及性能研究
发布时间：2022-10-21 09:48
在氢能转换中贵金属电催化剂占据着非常重要的位置,提高贵金属电催化剂的性能,降低贵金属的用量,对推动氢能经济的发展十分关键。其中贵金属电催化剂的性能与其形貌、结构、组分和尺寸等因素相关。本论文通过选择适宜的反应体系,精确控制贵金属电催化剂的形貌、结构和组分等,分别合成了核壳结构的Ru@Pt0.24Ru纳米花、PtRh/NiO超细纳米棒和PdNi纳米线网,并详细探讨了各种反应条件对形貌、结构和催化性能的影响,实现了对贵金属电催化剂的可控合成。主要研究结果如下:（1）通过分步还原Ru、Pt前驱体,制备了以Ru为核、PtRu合金为壳的Ru@Pt0.24Ru纳米花电催化剂,其平均直径为16.5±4.0 nm。利用高分辨电子显微镜、电感耦合等离子体原子发射光谱和X射线光电子能谱等表征了这种电催化剂的结构和组成。在1 M KOH水溶液中,核壳结构Ru@Pt0.24Ru/C纳米花氢析出反应的过电位为22 mV(@10mA·cm-2),耐久性测试后过电位增加至30 mV(@10 mA·cm-2)...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 氢能转换中的贵金属电催化剂
1.2 电解水氢析出贵金属电催化剂
1.2.1 氢析出反应机理
1.2.2 Pt基电催化剂
1.2.3 Ru基电催化剂
1.2.4 Pd基电催化剂
1.3 燃料电池氧还原电催化剂研究现状
1.3.1 氧还原反应机理
1.3.2 Pt基电催化剂
1.3.3 Pd基电催化剂
1.4 本论文的研究内容
2 实验部分
2.1 实验所用材料与试剂
2.2 实验仪器
2.3 电催化剂的结构表征
2.4 电催化剂的电化学测试
2.4.1 碱性氢析出的测试
2.4.2 碱性氧还原的测试
3 核壳结构Ru@PtRu纳米花电催化剂的制备及碱性氢析出反应性能研究
3.1 引言
3.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的制备
3.2.1 Ru纳米花的制备
3.2.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的制备
3.2.3 碳载催化剂
3.3 实验结果和讨论
3.3.1 Ru纳米花的形成机理及表征
3.3.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的形成机理及表征
3.3.3 核壳结构Ru@PtRu/C纳米花电催化剂的结构表征
3.3.4 核壳结构Ru@PtRu/C纳米花电化学性能测试
3.4 本章小结
4 NiO修饰的PtRh超细纳米棒电催化剂的制备及碱性氢析出反应性能研究
4.1 引言
4.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的制备
4.2.1 NiO修饰的Pt超细纳米棒的制备
4.2.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的制备
4.2.3 超细纳米棒/C的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的表征
4.3.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的形成机理研究
4.3.3 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的组分研究
4.3.4 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的电化学性能测试
4.3.5 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的理论计算
4.4 本章小结
5 PdNi纳米线网电催化剂的制备及氧还原反应性能研究
5.1 引言
5.2 PdNi纳米线网的制备
5.2.1 PdNi纳米线网的制备
5.2.2 PdNi纳米线网/C的制备
5.2.3 PdNi纳米线网/C的纯化
5.3 结果与讨论
5.3.1 PdNi纳米线网的表征
5.3.2 PdNi纳米线网的形成机理研究
5.3.3 PdNi纳米线网的电化学性能测试
5.3.4 Pd基纳米线网的制备
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录 A 附录内容名称
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]电解水制氢中钌基电催化剂的研究进展[J]. 姚俊杰,唐佳易,杨志娟,陈建,孙迎辉. 电池工业. 2019(03)
[2]不同形貌的钯纳米粒子的一步可控制备及其对氧还原的催化研究[J]. 陈妹琼,郭文显,张敏,蔡志泉,张燕,柳鹏,程发良. 化工新型材料. 2015(05)
[3]用于燃料电池的石墨烯铂催化剂（英文）[J]. Nedjeljko Seselj,Christian Engelbrekt,Jingdong Zhang. Science Bulletin. 2015(09)
[4]Nanomaterials for renewable hydrogen production,storage and utilization[J]. Samuel S.Mao,Shaohua Shen,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
博士论文
[1]氢能转换纳米催化剂的理性设计及活性调控[D]. 邢子豪.吉林大学 2019
[2]质子交换膜燃料电池Pt/C电催化剂和膜电极的研究[D]. 朱科.天津大学 2005
硕士论文
[1]用于电解水制氢催化剂的制备及其性能研究[D]. 李雪妮.北京化工大学 2013
本文编号：3695405
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 氢能转换中的贵金属电催化剂
1.2 电解水氢析出贵金属电催化剂
1.2.1 氢析出反应机理
1.2.2 Pt基电催化剂
1.2.3 Ru基电催化剂
1.2.4 Pd基电催化剂
1.3 燃料电池氧还原电催化剂研究现状
1.3.1 氧还原反应机理
1.3.2 Pt基电催化剂
1.3.3 Pd基电催化剂
1.4 本论文的研究内容
2 实验部分
2.1 实验所用材料与试剂
2.2 实验仪器
2.3 电催化剂的结构表征
2.4 电催化剂的电化学测试
2.4.1 碱性氢析出的测试
2.4.2 碱性氧还原的测试
3 核壳结构Ru@PtRu纳米花电催化剂的制备及碱性氢析出反应性能研究
3.1 引言
3.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的制备
3.2.1 Ru纳米花的制备
3.2.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的制备
3.2.3 碳载催化剂
3.3 实验结果和讨论
3.3.1 Ru纳米花的形成机理及表征
3.3.2 核壳结构Ru@PtRu纳米花的形成机理及表征
3.3.3 核壳结构Ru@PtRu/C纳米花电催化剂的结构表征
3.3.4 核壳结构Ru@PtRu/C纳米花电化学性能测试
3.4 本章小结
4 NiO修饰的PtRh超细纳米棒电催化剂的制备及碱性氢析出反应性能研究
4.1 引言
4.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的制备
4.2.1 NiO修饰的Pt超细纳米棒的制备
4.2.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的制备
4.2.3 超细纳米棒/C的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的表征
4.3.2 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的形成机理研究
4.3.3 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的组分研究
4.3.4 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的电化学性能测试
4.3.5 NiO修饰的PtRh超细纳米棒的理论计算
4.4 本章小结
5 PdNi纳米线网电催化剂的制备及氧还原反应性能研究
5.1 引言
5.2 PdNi纳米线网的制备
5.2.1 PdNi纳米线网的制备
5.2.2 PdNi纳米线网/C的制备
5.2.3 PdNi纳米线网/C的纯化
5.3 结果与讨论
5.3.1 PdNi纳米线网的表征
5.3.2 PdNi纳米线网的形成机理研究
5.3.3 PdNi纳米线网的电化学性能测试
5.3.4 Pd基纳米线网的制备
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录 A 附录内容名称
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]电解水制氢中钌基电催化剂的研究进展[J]. 姚俊杰,唐佳易,杨志娟,陈建,孙迎辉. 电池工业. 2019(03)
[2]不同形貌的钯纳米粒子的一步可控制备及其对氧还原的催化研究[J]. 陈妹琼,郭文显,张敏,蔡志泉,张燕,柳鹏,程发良. 化工新型材料. 2015(05)
[3]用于燃料电池的石墨烯铂催化剂（英文）[J]. Nedjeljko Seselj,Christian Engelbrekt,Jingdong Zhang. Science Bulletin. 2015(09)
[4]Nanomaterials for renewable hydrogen production,storage and utilization[J]. Samuel S.Mao,Shaohua Shen,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
博士论文
[1]氢能转换纳米催化剂的理性设计及活性调控[D]. 邢子豪.吉林大学 2019
[2]质子交换膜燃料电池Pt/C电催化剂和膜电极的研究[D]. 朱科.天津大学 2005
硕士论文
[1]用于电解水制氢催化剂的制备及其性能研究[D]. 李雪妮.北京化工大学 2013
本文编号：3695405
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