铂镍纳米线电催化剂形貌调控及碱性条件析氢机理研究

发布时间：2025-03-30 04:04

　　随着化石能源的日益消耗,环境污染也日益加重,二氧化碳排放所造成的温室效应也逐渐加剧。新型可持续的清洁能源的开发与利用,如今备受人们关注。在众多清洁能源中,氢能由于燃烧值高、能量密度高、燃烧产物无危害等优势,得到了科学与工业界的广泛关注和研究。目前氢气的主要生产方式是通过石油和天然气来重整制氢获得,该过程会产生大量有毒有害气体。而电催化水裂解制氢的纯度较高,产物仅为氢气和氧气,环境友好等优势,引起人们广泛关注,而铂被普遍认为是目前催化电解水产氢效率最高的电催化剂。但铂价格昂贵、地壳储量稀少,因此不能够进行大规模应用。为了提高铂的利用率,降低其使用量,往往使用铂与过渡金属元素镍制成双金属合金电催化剂。同时,为了尽量提高铂原子的利用率,纳米材料成为了普遍选项。但纳米材料的形貌与尺寸会对电催化效率产生重大影响。同时,纳米材料的电催化位点在催化过程中的演变还没有被人们清晰地认知。本文使用铂镍二元合金纳米线作为研究材料,研究了调控纳米线表面形貌的方法以及纳米线在催化过程中的催化位点演变。主要研究内容如下:首先,本文使用油浴加热的方法制备铂镍纳米线。为了探究影响纳米线表面形貌的因素,我们采用控制变量法...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 析氢电极概述
    1.3 贵金属元素及其合金电催化剂
    1.4 过渡金属元素及其合金电催化剂
    1.5 电解水析氢反应目前存在的问题
    1.6 本课题的立题依据及研究内容
        1.6.1 课题选题的立论、目的及意义
        1.6.2 本课题的主要研究内容及研究方法
        1.6.3 本课题的创新点
第2章 实验原理和方法
    2.1 实验药品及装置
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 合成材料表征
        2.2.1 球差校正透射电子显微镜(ACTEM)
        2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.5 能谱仪(EDS)
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电化学测试体系
        2.3.2 循环伏安测试(CV)
        2.3.3 线性扫描伏安测试(LSV)
第3章 铂镍合金纳米线析氢电极的形貌调控及其对析氢行为的影响
    3.1 前言
    3.2 铂镍合金纳米线析氢电极的形貌调控
        3.2.1 反应温度对铂镍合金纳米线形貌的影响
        3.2.2 还原剂使用量对铂镍合金纳米线形貌的影响
        3.2.3 硫元素掺杂对铂镍合金纳米线形貌的影响
    3.3 本章小结
第4章 碱性析氢反应中铂镍纳米线催化位点的演变
    4.1 前言
    4.2 碱性析氢反应中铂镍纳米线催化位点的演变
        4.2.1 不同CV循环圈数样品的宏观表征
        4.2.2 不同CV循环圈数下样品的微观结构表征
        4.2.3 不同CV循环圈数下样品的电催化机理
    4.3 本章小结
第5章 液体环境透射电镜用电热学样品杆系统
    5.1 前言
    5.2 液体环境透射电镜用电热学样品杆设计思路和组成部分
        5.2.1 液体环境透射电镜用电热学样品杆设计思路
        5.2.2 液体环境透射电镜用电热学样品杆组成部分
    5.3 液体环境透射电镜用电热学样品杆的设计和制造
        5.3.1 液体环境透射电镜用电热学样品杆主体的设计和制造
        5.3.2 液体环境透射电镜用电热学样品杆微型样品台的设计和制造
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间所发表的学术成果
致谢



本文编号：4038164