负载纳米Pd的电催化析氢和氮还原性能研究

发布时间：2024-06-02 10:49

　　Pd基催化剂是电催化中应用相当广泛的金属催化剂类型。在电催化反应中,析氢反应(HER)和氮还原反应(NRR)相似,都是质子耦合电子转移反应。在电化学阴极反应中,析氢反应和氮还原反应是竞争反应,控制和平衡HER和NRR之间的关系对于研究电化学是一个很好的方向。Pd基催化剂有同时作为析氢反应和氮还原反应催化剂的潜力,但如何提高Pd基催化剂的催化活性是存在的关键问题。本论文围绕负载型Pd基催化剂在电催化析氢反应和氮还原反应中的应用,研究了不同因素对Pd纳米颗粒的调控作用,设计制备了新型高效的析氢和氮还原反应Pd基催化剂。以期深入理解如何通过调控Pd基催化剂来实现不同的HER和NRR催化性能,进一步实现Pd基催化剂在电催化领域的深入应用,主要研究结果如下。MXene是一种新兴的二维材料,在制备后表面具有多种修饰基团,但对于这些表面官能团影响MXene负载金属纳米催化性能的研究却很少。本文通过实验和理论计算研究了不同官能团的Nb₂CT_x负载的Pd纳米催化剂的析氢反应性能。采用不同的试剂处理Nb₂C,对其表面进行修饰,然后负载Pd纳...

【文章页数】：80 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 电催化析氢和氮还原
        1.2.1 析氢反应
        1.2.2 氮还原反应
    1.3 Pd催化剂在电催化析氢和氮还原中的应用
        1.3.1 Pd催化剂在析氢反应中的应用
        1.3.2 Pd催化剂在氮还原反应中的应用
    1.4 载体对电催化析氢和氮还原催化性能的影响
        1.4.1 碳载体
        1.4.2 金属氧化物载体
        1.4.3 新型二维材料载体
    1.5 论文选题意义和研究内容
        1.5.1 论文选题意义
        1.5.2 论文研究内容
第二章 实验和计算部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 催化剂的制备
    2.4 催化剂的表征
        2.4.1 透射电镜(TEM)表征
        2.4.2 扫描电镜(SEM)和能量色散X-射线光谱学(EDS)
        2.4.3 粉末X-射线衍射(XRD)表征
        2.4.4 X-射线光电子能谱(XPS)分析
        2.4.5 电子顺磁共振(EPR)分析
    2.5 电化学性能测试
    2.6 密度泛函理论计算
第三章 Nb₂C负载Pd催化剂的制备及表面官能团调控析氢反应性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验和计算部分
        3.2.1 催化剂制备
        3.2.2 理论计算方法
        3.2.3 电化学测试
    3.3 催化剂的表征
        3.3.1 扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X-射线光谱(EDS)分析
        3.3.2 透射电镜(TEM)分析
        3.3.3 X-射线衍射(XRD)分析
        3.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)表征
    3.4 电子结构分析
    3.5 催化剂的电化学性能
    3.6 载体表面官能团调控析氢反应性能机理
    3.7 本章小结
第四章 TiO₂负载Pd-Co合金对氮还原反应的促进作用
    4.1 引言
    4.2 实验和计算部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 电化学测试
        4.2.3 计算方法
    4.3 催化剂的表征
        4.3.1 透射电镜(TEM)表征
        4.3.2 电子顺磁共振(ESR)分析
        4.3.3 X-射线衍射(XRD)分析
        4.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)表征
    4.4 催化剂的NRR性能测试
    4.5 TiO₂ 负载Pd-Co合金氮还原反应机理研究
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集



本文编号：3987189