钴、镍/木质纤维素碳纤维复合材料的制备及其电催化性能研究

发布时间：2022-12-17 18:51

　　受能源短缺和环境污染两大问题的严重影响,寻找清洁的可再生能源迫在眉睫。氢能作为当今社会最具有发展潜力的“二次能源”,被广泛应用于很多方面。氢的燃烧产物是水,氢又可以由水制得,所以它完全符合能源的循环利用和可持续发展原则。电解水制氢技术凭借操作简单,无污染,产物纯度高等优点受到许多研究学者的关注。由于目前工业电解水电压范围是1.8～2.0V,存在大规模的电量消耗问题,因此必须使用高效的电催化剂来降低过电势,减少电能消耗。目前,Pt类贵金属被认为是拥有最优催化性能的电催化剂。但是由于Pt金属的稀缺性和高昂的价格导致其不能大规模工业应用,所以,寻找高活性、价格低廉的非贵金属电催化剂来代替贵金属Pt是很有必要的。目前已经报道了很多的非贵金属电催化剂,其中过渡金属由于其特殊的轨道结构和未配对的d电子而受到广泛关注。自然界中丰富的纤维素及其衍生物拥有高柔韧性、环境友好、表面丰富的活性基团等特点,可以很好的作为电极基底材料。基于此,本文的研究内容可以分为以下几方面:（1）以杨木粉为来源,采用苯醇抽提、酸化和碱化处理制备木质纤维素。再经过冷冻干燥和高温碳化法制备由木质纤维素衍生的碳纤维,利用X射线衍射... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水制氢概述及其研究进展
        1.2.1 电解水析氢的发展及其意义
        1.2.2 电解水析氢反应简介及其机理分析
        1.2.3 衡量催化剂活性的性能指标
            1.2.3.1 析氢起始过电位及其过电位
            1.2.3.2 Tafel斜率
            1.2.3.3 电化学阻抗谱
            1.2.3.4 稳定性
        1.2.4 非贵金属析氢催化剂的研究进展
            1.2.4.1 非贵金属化合物
            1.2.4.2 非贵金属构成的合金
            1.2.4.3 碳材料
    1.3 木质基纤维素概述及其在能源方面的研究进展
        1.3.1 木质纤维素简介
        1.3.2 木质基纤维素在能源方面的应用研究
    1.4 本论文的选题依据与主要研究内容
        1.4.1 本论文的选题依据
        1.4.2 本论文的主要研究内容
2 木质纤维素碳纤维的制备
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 样品表征
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
3 钴/木质纤维素碳纤维的制备及其电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验方法
        3.2.3 样品表征
        3.2.4 电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征与形貌分析
        3.3.2 电催化析氢性能分析
        3.3.3 稳定性分析
    3.4 本章小结
4 镍/木质纤维素碳纤维的制备及其电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验方法
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构表征与形貌分析
        4.3.2 碱性环境电催化析氢性能分析
        4.3.3 碱性环境稳定性分析
        4.3.4 中性环境电催化析氢性能分析
        4.3.5 中性环境稳定性分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]多壳层中空FeP微球的制备及全p H范围的电催化产氢性能[J]. 唐佳易,姚俊杰,张晓君,马梁,张婷妹,牛峥,陈祥祯,赵亮,江林,孙迎辉.  高等学校化学学报. 2019(11)
[2]木质纤维素生物质催化转化为高附加值产品的研究进展[J]. 刘志斌,张学勤.  纤维素科学与技术. 2019(03)
[3]低能X射线显微成像靶材的优化设计[J]. 牛耕,赵伟霞,刘俊标,韩立,马玉田.  电子显微学报. 2019(04)
[4]铁镍磷化物电极材料的制备及电催化析氢性能[J]. 邹义成,李生娟.  有色金属材料与工程. 2019(04)
[5]碳基材料在电催化析氢反应中的应用[J]. 张泽霞,吕瑞涛,黄正宏,康飞宇.  新型炭材料. 2019(02)
[6]锂离子电池电极材料的新进展[J]. 蔡荣欣.  上海化工. 2019(04)
[7]多孔Ni-WC复合电极的制备及其在酸性溶液中的电催化析氢性能[J]. 杨余芳,杨环,朱勋,梁昌金.  材料保护. 2019(03)
[8]过渡金属基电催化析氢材料的研究进展[J]. 潘致宇.  当代化工研究. 2019(02)
[9]2018年中国能源产业回顾及2019年展望[J]. 许萍,杨晶.  石油科技论坛. 2019(01)
[10]废液对电解煤浆制氢的影响[J]. 白清城,刘建忠,宋子阳,程军.  浙江大学学报(工学版). 2019(01)

博士论文
[1]碳基纳米多孔材料结构设计及其物性：第一性原理研究[D]. 陈仕长.湖南大学 2018
[2]负载贵金属催化剂的新型碳基复合材料制备及性能研究[D]. 章明美.江苏大学 2014

硕士论文
[1]深度刻蚀钛基底上制备含镍电催化剂及其电分解水研究[D]. 王传琴.山东大学 2018
[2]过渡金属磷化物的可控制备及其析氧性能研究[D]. 李慧.北京化工大学 2018
[3]甲烷脱氢聚合制高碳烃镍—钴/HZSM-5催化剂的研究[D]. 杨涛.安徽理工大学 2017
[4]基于ZIF-67的电催化剂制备及性能研究[D]. 曹传.哈尔滨工业大学 2017
[5]碳基过渡金属（铁、钴、镍）电催化剂的合成与性能研究[D]. 臧一鹏.中国科学技术大学 2017
[6]基于过渡金属电解水催化剂的制备及性能研究[D]. 施金乐.重庆师范大学 2016
[7]钴基催化剂的合成、表征及催化性能研究[D]. 朱晓琳.北京化工大学 2015



本文编号：3720458