界面增强贵金属催化剂的电解水性能
发布时间：2023-04-02 10:21
化石燃料在缓解能源需求的同时,也造成严重的环境污染和全球变暖,因此开发清洁、高效、可再生的新型能源替代化石燃料愈发迫切。氢能因具有能量密度大,燃烧值高等优点引起了人们广泛关注。在各种制氢技术中,电解水制氢流程简单,产物为氢气、氧气,对环境无污染,被视为最具吸引力的制氢方式。电解水制氢主要包括阴极还原析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个半反应。在HER催化剂中,Pd因为良好的催化能力和相对丰富的储量,被视为最有可能取代Pt基催化剂的金属基催化剂;在OER催化剂中,Ir催化性能高且稳定性较好,是常见的商业OER催化剂。因此Pd基HER催化剂与Ir基OER催化剂是目前研究较多的电解水催化剂材料。虽然这些贵金属材料在电解水中具有很好的催化活性,但由于储量稀少,价格昂贵,大规模应用受限。可通过贵金属纳米化、与其他金属合金化、与非贵金属化合物复合三种方式降低贵金属的使用量,提高贵金属原子利用率。纳米化以及与其他金属合金虽然可以提升贵金属的催化能力以及耐久性,但贵金属所占的比例依然很高。很多非贵金属化合物材料价格便宜且具有较大的表面积,作为载体负载贵金属构成复合催化剂,利于贵金属粒子的分散...
【文章页数】：78 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 电解水催化剂研究概况
1.2.1 HER催化剂研究现状
1.2.2 OER催化剂研究现状
1.3 贵金属基催化剂的研究现状
1.3.1 Pd基HER催化剂
1.3.2 Ir基OER催化剂
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本论文的研究意义及内容
第二章 Pd-NiCo2S4复合催化剂增强HER性能
2.1 引言
2.2 实验试剂及仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验步骤
2.3.1 NiCo2纳米线阵列的制备
2.3.2 NiCo2S4纳米管阵列的制备
2.3.3 Pd-NiCo2S4纳米管阵列的制备
2.3.4 材料的表征测试
2.3.5 材料的电催化HER性能测试
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 NiCo2/CC的形貌及其原因分析
2.4.2 NiCo2S4/CC的形貌结构表征
2.4.3 Pd在NiCo2S4/CC上的可行性分析
2.4.4 Pd在NiCo2S4 NT/CC上的形貌
2.4.5 Pd在NiCo2S4 NT/CC上的结构
2.4.6 Pd在NiCo2S4 NT/CC负载对催化HER性能的影响
2.4.7 Pd负载时复合物的形貌分析
2.4.8 Pd负载时复合物的结构表征
2.4.9 Pd负载时复合物中Pd的含量
2.4.10 复合物中Pd的高度分散及原因分析
2.5 复合物的HER性能研究
2.5.1 复合物的本征催化活性
2.5.2 复合物的电导率
2.5.3 复合物的稳定性
2.5.4 复合物性能提升的原因分析
2.6 本章小结
第三章 Ir-NiCo2S4复合催化剂增强OER性能
3.1 引言
3.2 实验试剂及仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 NiCo2纳米线阵列的制备
3.3.2 NiCo2S4 NT/CC的制备
3.3.3 Ir-NiCo2S4 NT/CC的制备
3.3.4 材料的表征测试
3.3.5 材料的电催化OER性能测试
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 Ir/CC的形貌及组分分析
3.4.2 Ir在NiCo2S4 NT/CC的形貌
3.4.3 Ir在 iCo2S4 NT/CC的结构
3.4.4 Ir在 iCo2S4 NT/CC负载对催化OER性能的影响
3.4.5 Ir负载时复合物的形貌分析
3.4.6 Ir负载时复合物的结构分析
3.4.7 复合物中Ir的高度分散及原因
3.4.8 Ir负载时复合物中Ir的含量
3.5 复合物的OER性能研究
3.5.1 复合物具有更高本征催化活性
3.5.2 复合物具有更高电导率
3.5.3 复合物性能提升的原因分析
3.6 复合物在OER过程中的性能研究
3.6.1 阻抗变化
3.6.2 形貌变化
3.6.3 电化学活性面积增加
3.6.4 活性组分复杂化
3.7 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3779053
【文章页数】：78 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 电解水催化剂研究概况
1.2.1 HER催化剂研究现状
1.2.2 OER催化剂研究现状
1.3 贵金属基催化剂的研究现状
1.3.1 Pd基HER催化剂
1.3.2 Ir基OER催化剂
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本论文的研究意义及内容
第二章 Pd-NiCo2S4复合催化剂增强HER性能
2.1 引言
2.2 实验试剂及仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验步骤
2.3.1 NiCo2纳米线阵列的制备
2.3.2 NiCo2S4纳米管阵列的制备
2.3.3 Pd-NiCo2S4纳米管阵列的制备
2.3.4 材料的表征测试
2.3.5 材料的电催化HER性能测试
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 NiCo2/CC的形貌及其原因分析
2.4.2 NiCo2S4/CC的形貌结构表征
2.4.3 Pd在NiCo2S4/CC上的可行性分析
2.4.4 Pd在NiCo2S4 NT/CC上的形貌
2.4.5 Pd在NiCo2S4 NT/CC上的结构
2.4.6 Pd在NiCo2S4 NT/CC负载对催化HER性能的影响
2.4.7 Pd负载时复合物的形貌分析
2.4.8 Pd负载时复合物的结构表征
2.4.9 Pd负载时复合物中Pd的含量
2.4.10 复合物中Pd的高度分散及原因分析
2.5 复合物的HER性能研究
2.5.1 复合物的本征催化活性
2.5.2 复合物的电导率
2.5.3 复合物的稳定性
2.5.4 复合物性能提升的原因分析
2.6 本章小结
第三章 Ir-NiCo2S4复合催化剂增强OER性能
3.1 引言
3.2 实验试剂及仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 NiCo2纳米线阵列的制备
3.3.2 NiCo2S4 NT/CC的制备
3.3.3 Ir-NiCo2S4 NT/CC的制备
3.3.4 材料的表征测试
3.3.5 材料的电催化OER性能测试
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 Ir/CC的形貌及组分分析
3.4.2 Ir在NiCo2S4 NT/CC的形貌
3.4.3 Ir在 iCo2S4 NT/CC的结构
3.4.4 Ir在 iCo2S4 NT/CC负载对催化OER性能的影响
3.4.5 Ir负载时复合物的形貌分析
3.4.6 Ir负载时复合物的结构分析
3.4.7 复合物中Ir的高度分散及原因
3.4.8 Ir负载时复合物中Ir的含量
3.5 复合物的OER性能研究
3.5.1 复合物具有更高本征催化活性
3.5.2 复合物具有更高电导率
3.5.3 复合物性能提升的原因分析
3.6 复合物在OER过程中的性能研究
3.6.1 阻抗变化
3.6.2 形貌变化
3.6.3 电化学活性面积增加
3.6.4 活性组分复杂化
3.7 本章小结
第四章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3779053
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