钴基磷酸盐纳米阵列电催化全分解水性能研究

发布时间：2022-12-23 04:04

　　清洁能源的开发和使用是解决当今化石能源短缺和环境污染问题的重要手段。氢能因具有高能量密度和无毒、无害、无污染的燃烧产物等优点,被认为是最有希望替代化石燃料的清洁能源。电催化全分解水是制备高纯氢气的方法之一,它由两个半反应—析氢反应（HER）和析氧反应（OER）组成。贵金属催化剂对于这两个半反应拥有极佳的催化性能,但受制于昂贵的成本,贵金属催化剂尚不能应用于大规模的实际生产中。因此,设计和制备经济、高效的双功能电催化剂成为当前能源领域的研究热点。本论文以钴基磷酸盐纳米片阵列为主要研究对象,通过等离子体处理和电化学处理等手段对其进行改性,成功制备了可用于全分解水过程的低成本、高性能双功能电催化剂。等离子体改性处理的Co₃（PO₄）₂多孔纳米片阵列（PA-CoPO）由于具有丰富的多孔结构,大量配位不饱和的Co³⁺位点和氧空位,在碱性环境下表现出优异的HER和OER催化性能。PA-CoPO仅需50 mV的析氢过电势就可达到10 mA cm^-2的析氢电流密度,且具有80 h的催化稳定性。... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化分解水催化剂研究背景及研究现状
        1.2.1 析氢反应
        1.2.2 析氧反应
        1.2.3 全分解水反应
    1.3 论文选题目的及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 电催化全分解水测试方法与装置
        2.2.1 HER测试装置
        2.2.2 OER测试装置
        2.2.3 电催化全分解水测试装置
    2.3 形貌结构表征与和电化学测试技术
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 透射电子显微镜
        2.3.3 X射线光电子能谱分析
        2.3.4 X射线衍射图谱分析
        2.3.5 X射线能谱分析
        2.3.6 循环伏安法
        2.3.7 线性扫描伏安法
        2.3.8 电化学阻抗测试
        2.3.9 稳定性测试
        2.3.10 N_2吸附-脱附测试
第三章 富含Co~(3+)的Co_3(PO_4)_2多孔纳米片阵列催化剂的制备与电催化全分解水性能研究
    3.1 催化剂的制备
    3.2 催化剂的形貌结构表征
        3.2.1 催化剂的形貌表征
        3.2.2 催化剂的结构表征
    3.3 催化剂的电催化性能表征与分析
        3.3.1 催化剂电化学析氧及析氢性能表征
        3.3.2 催化剂电化学全分解水性能表征
        3.3.3 PA-CoPO多孔纳米片阵列催化剂结构与性能分析
    3.4 本章小结
第四章 Mn掺杂的Fe P/Co_3(PO_4)_2多孔纳米片阵列催化剂的制备与宽pH范围内电催化全分解水性能研究
    4.1 催化剂的制备
    4.2 催化剂的形貌结构表征
        4.2.1 催化剂的形貌表征
        4.2.2 催化剂的结构表征
    4.3 催化剂的电催化性能表征与分析
        4.3.1 催化剂在酸性条件下的电催化性能表征
        4.3.2 催化剂在中性、碱性条件下的电催化性能表征
        4.3.3 PMFCP多孔纳米片阵列催化剂结构与性能分析
    4.4 本章总结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3724678