电沉积法制备Co-P、Co-Mo-P电极材料及其析氢性能的探究

发布时间：2023-03-27 20:41

　　氢气因其清洁、可再生、高能量密度的特点而成为最有前途的替代燃料。电解水中的阴极反应(即析氢反应HER)是制取高纯度氢气非常重要的方法之一,而HER高效电催化剂的研究是制氢的关键。尽管铂基催化剂在析氢反应上表现出了优异的活性,但由于其价格昂贵、资源短缺,极大程度地限制了它在工业上的应用。多年来,已开发出许多钴基磷化物作为用于HER的非贵金属电催化剂。本文的研究目的是制备Co-P@Ni、Co-Mo-P@Ni、Co-Mo-P@纳米多孔银(NPS)@Ni电极材料,通过SEM、XRD、EDS、XPS等测试对材料性能进行表征,采用电化学工作站进行线性电位扫描、循环伏安、计时电流、电化学阻抗等电化学测试分析来研究电解水析氢性能,以期得到高效、廉价的HER催化剂来替代贵金属铂。本文通过对电沉积法在金属Ni基底上制备Co-P的工艺条件的探索,得到催化析氢性能较佳的Co-P@Ni电极材料。在此基础上,以钼酸钠为Mo源加入到镀液中,通过电沉积方法得到Co-Mo-P@Ni电极材料。在1 mol·L^-1 KOH的碱性溶液条件中测试Co-Mo-P@Ni的电化学催化析氢性能。实验结果证明了Co...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 目前主要的制氢方法
        1.1.1 化石燃料制氢
        1.1.2 光催化分解水制氢
        1.1.3 生物制氢
        1.1.4 金属氢化物水解或醇解制氢
        1.1.5 电催化分解水制氢
    1.2 电解水制氢催化剂分类及研究现状
        1.2.1 贵金属及其复合材料
        1.2.2 非贵金属及其复合材料
        1.2.3 非金属电催化析氢材料
    1.3 CoP做催化剂研究现状分析
        1.3.1 CoP电催化剂研究
        1.3.2 CoP其他应用
    1.4 本文的研究意义及研究内容
        1.4.1 本文的研究意义
        1.4.2 本文的主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品及实验仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 电极材料制备方法
    2.3 材料表征研究方法
        2.3.1 能谱分析
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 X-射线衍射
        2.3.4 X-射线光电子能谱
    2.4 电极材料的电催化析氢性能和稳定性测试
        2.4.1 线性扫描伏安法
        2.4.2 塔菲尔曲线
        2.4.3 电化学阻抗谱
        2.4.4 双电层电容
        2.4.5 稳定性测试
    2.5 本章小结
第3章 Co-P电极材料的制备与析氢性能探究
    3.1 引言
    3.2 Co-P电极的制备
    3.3 Co-P材料表征
        3.3.1 EDS及 XRD分析
        3.3.2 SEM表征
    3.4 Co-P析氢性能的探究
        3.4.1 电沉积电流密度对Co-P析氢性能的影响
        3.4.2 搅拌速度对Co-P析氢性能的影响
        3.4.3 温度对Co-P析氢性能的影响
        3.4.4 电沉积时间对Co-P析氢性能的影响
        3.4.5 亚磷酸浓度对Co-P析氢性能的影响
        3.4.6 电沉积工艺条件调整前后制备的Co-P析氢性能对比
    3.5 Co-P析氢稳定性测试
    3.6 本章小结
第4章 Co-Mo-P电极材料的制备与析氢性能探究
    4.1 引言
    4.2 Co-Mo-P电极的制备
    4.3 Co-Mo-P材料表征
        4.3.1 EDS及 XRD分析
        4.3.2 XPS分析
        4.3.3 SEM表征
    4.4 Co-Mo-P析氢性能测试
        4.4.1 电沉积Co-Mo-P的电流密度对Co-Mo-P析氢性能的影响
        4.4.2 钼酸钠浓度对Co-Mo-P析氢性能的影响
    4.5 Co-Mo-P析氢稳定性测试
    4.6 Co、Co-P、Co-Mo-P、Pt电催化析氢性能对比
        4.6.1 LSV测试
        4.6.2 EIS测试
        4.6.3 Co-P、Co-Mo-P双电层电容测试
    4.7 本章小结
第5章 Co-Mo-P@NPS电极材料的制备与析氢性能探究
    5.1 引言
    5.2 Co-Mo-P@NPS电极的制备
    5.3 材料表征
        5.3.1 XRD分析
        5.3.2 SEM表征
    5.4 Co-Mo-P@NPS析氢性能测试
        5.4.1 银锡镀液中硫酸亚锡浓度对Co-Mo-P@NPS析氢性能的影响
        5.4.2 电沉积Co-Mo-P的电流密度对Co-Mo-P@NPS析氢性能的影响
    5.5 Co-Mo-P@NPS析氢稳定性测试
    5.6 Co-Mo-P与 Co-Mo-P@NPS电催化析氢性能对比
        5.6.1 LSV测试
        5.6.2 EIS测试
        5.6.3 Co-Mo-P、Co-Mo-P@NPS双电层电容测试
    5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3772816