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基于钒的双金属化合物的制备及电催化分解水性能研究

发布时间:2023-04-17 02:02
  能源危机问题的日益加重,迫使人类急切需要寻找高效清洁的可再生能源。氢气是一种很重要的清洁能源,由于其能量高、不污染环境等特点一直以来受到人们的关注。氢气作为一种清洁可再生能源,可作为天然气、煤炭、石油等传统化石能源的替代能源。在众多制备氢气的方法中,电催化分解水析氢被认为是最适合的一种方法。所以我们迫切地需要研究安全、高效、稳定的催化剂,目前,人们公认贵金属铂(Pt)和氧化钌(RuO2)等贵金属是作为电催化分解水析氢反应效率最好的催化剂,然而,其昂贵的价格和稀少的产量使得它们不能大规模应用在电催化分解水设备中。因此,人们一直期望发展新型的、价格便宜的且储量丰富的高效催化剂来替代贵金属。纳米材料电催化剂逐步走上舞台,近年来,人们合成了一些新型纳米催化剂用于电催化分解水产氢应用。纳米材料由于其特殊的微观结构而表现出优异的析氢催化性能,层状二维材料作为结构特殊的纳米材料具有很好的析氢催化应用前景。过渡金属层状双氢氧化物或羟基氧化物、过渡金属氧化物、过渡金属磷硫化物都具有很好的催化析氢性能,本论文合成了三种电催化剂用于电催化分解水性能研究。1、过渡金属钒(V)的羟基氧化物...

【文章页数】:72 页

【学位级别】:硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化分解水机理简介
    1.3 二维材料为基础的电催化剂
        1.3.1 以Fe、Co、Ni为主的过渡金属层状双氢氧化物或羟基氧化物电催化剂
        1.3.2 以Fe、Co、Ni为主的过渡金属硫化物、磷化物、氧化物电催化剂
        1.3.3 以Fe、Co、Ni为主的过渡金属硫磷化物电催化剂
    1.4 本论文研究思路与内容
第二章 样品制备与测试表征
    2.1 引言
    2.2 样品制备方法
        2.2.1 水热法
        2.2.2 高温管式炉
    2.3 样品测试表征与原理
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 X射线衍射
        2.3.3 拉曼散射光谱
        2.3.4 透射电子显微镜
        2.3.5 能谱仪
        2.3.6 X射线光电子能谱
        2.3.7 原子力显微镜
    2.4 电催化分解水性能测试
        2.4.1 线性扫描伏安法
        2.4.2 塔菲尔斜率
        2.4.3 双电层电容
        2.4.4 交流阻抗谱
第三章 VOOH和 Fe-VOOH的制备及电催化分解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 VOOH及 Fe-VOOH样品制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 反应温度对VOOH的影响
        3.3.2 HCl用量对VOOH的影响
        3.3.3 Fe的掺入量对VOOH的影响
        3.3.4 VOOH及 Fe-VOOH电催化分解水性能分析
    3.4 本章小结
第四章 V2O3和Fe-V2O3的制备及电催化分解水性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品结构形貌表征分析
    4.4 本章小结
第五章 NiPS3的制备及电催化分解水性能研究
    5.1 引言
    5.2 NiPS3@DG的制备
        5.2.1 NiPS3的制备
        5.2.2 拓扑缺陷石墨烯DG的制备
        5.2.3 NiPS3@DG的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 样品的氢质子吸附自由能计算分析
        5.3.2 样品形貌、结构表征分析
        5.3.3 样品电催化析氢性能测试分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号:3792341

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