过渡金属催化剂的制备及其电催化分解水性能的研究

发布时间：2023-05-10 18:01

　　人类社会赖以生存的化石燃料是不可再生资源。随着社会与科技的发展,能源消耗量逐渐增加,且化石燃料燃烧所造成的空气污染严重威胁着我们的环境。所以,日益增长的能源需求以及亟待解决的环境问题是我们目前面临的巨大挑战。针对这些问题,以太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能和核聚变能等为主的新能源越来越受到各国的重视。氢能是一种清洁的可持续能源,其燃烧产物是水,且本身无毒害。利用电解水制氢是一条清洁可逆的路径。传统的贵金属电催化剂虽然催化活性高,但由于价格昂贵,地壳含量稀少,极大地限制了电解水制氢的发展。所以,设计合成基于非贵金属的、具有高催化活性与稳定性的电催化剂是目前研究的热点。对于这一问题,本文设计合成了双金属磷化物、氧化物、氮化物催化剂,通过调控纳米催化剂的形貌与电子传输特性,实现了高效稳定的水分解制氢应用。具体内容如下:(1)利用模板法,合成了二维NiCoP纳米片组装的空心纳米管阵列。经过零维石墨烯量子点的修饰,构筑一维的GDs/Co_0.8Ni_0.2P纳米管阵列。由于催化剂超大的比表面积、良好的电子传输能力、高度分散的石墨烯量子点,GDs/Co...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1.绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水制氢历史
    1.3 电催化分解水概述
        1.3.1 析氢反应
        1.3.2 析氧反应
        1.3.3 全分解水
    1.4 过渡金属电催化剂种类
        1.4.1 过渡金属硫化物
        1.4.2 过渡金属硒化物
        1.4.3 过渡金属碳化物
        1.4.4 过渡金属磷化物
        1.4.5 过渡金属氮化物
        1.4.6 过渡金属氧化物
    1.5 电催化剂性能调控策略
        1.5.1 金属协同策略
        1.5.2 微纳结构调控策略
        1.5.3 异质结策略
    1.6 本文主要研究思路与工作
2.实验合成与测试的原理方法
    2.1 试剂和仪器
    2.2 实验表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.3 X-射线衍射仪(XRD)
        2.2.4 拉曼光谱
        2.2.5 红外光谱
        2.2.6 X-射线光电子能谱
    2.3 电化学测试方法
        2.3.1 电极催化活性的表征
        2.3.2 塔菲尔斜率(Tafel Slope)
        2.3.3 稳定性
        2.3.4 电化学阻抗(EIS)
        2.3.5 法拉第效率
3.石墨烯量子点耦合双金属磷化物纳米管阵列的构筑与全分解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 石墨烯量子点耦合双金属磷化物纳米管阵列的制备方法
    3.3 石墨烯量子点耦合双金属磷化物纳米管阵列的形貌结构分析
    3.4 石墨烯量子点耦合双金属磷化物纳米管阵列的组成分析
    3.5 石墨烯量子点耦合双金属磷化物纳米管阵列的性能分析
    3.6 本章小结
4.核壳结构CoCu氧化物基纳米线阵列的构筑与全分解水性能研究
    4.1 引言
    4.2 核壳结构CoCu氧化物基纳米线阵列的制备方法
    4.3 核壳结构CoCu氧化物基纳米线阵列的形貌结构分析
    4.4 核壳结构CoCu氧化物基纳米线阵列的组成分析
    4.5 核壳结构CoCu氧化物基纳米线阵列的性能分析
    4.6 本章小结
5.核壳结构NiCu氮化物基纳米线阵列的构筑与全分解水性能研究
    5.1 引言
    5.2 核壳结构NiCu氮化物基纳米线阵列的制备方法
    5.3 核壳结构NiCu氮化物基纳米线阵列的形貌结构分析
    5.4 核壳结构NiCu氮化物基纳米线阵列的组成分析
    5.5 核壳结构NiCu氮化物基纳米线阵列的性能分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3813234