三维石墨烯/NI基合金复合电极的制备及其电催化产氢性能
发布时间：2021-01-04 19:50
氢能是一种热值高、可再生、环境友好的新型能源,可替代目前工业上常用的化石燃料。碱性电解水产氢具有技术成熟和氢气纯度高的优势,但电能消耗大,不利于工业化生产。开发高效的产氢反应催化剂来降低产氢过电势成为当前研究的热点。尽管Pt基金属催化剂可以显著减少产氢过电势,但因其高成本、自然界含量低和催化剂中毒现象使其不能满足工业生产的需求。具有相对较高的催化活性且成本低廉的过渡金属Ni及Ni基合金可以替代Pt基催化剂实现电催化产氢反应,但其产氢过电势依然较高。纳米多孔Ni基合金虽然具有较低的产氢过电势,化学活性较高,但稳定性差。三维石墨烯具有高比表面积、高导电性和电化学稳定性等优势,但本身电催化产氢反应活性不高,通过过渡金属原子掺杂可有效降低产氢过电势。本论文采用不同体系合金通过脱合金化法形成纳米多孔Ni基合金,并作为基体通过CVD法生长具有三维连续结构的石墨烯,化学腐蚀后形成的NiCo掺杂三维石墨烯电极具有高比表面积、高导电性和电化学稳定性,并且能够显著降低产氢过电势。本文的研究主要内容及结论为:（1）根据合金相图制备出不同体系的合金。XRD分析表明NiCuMn和NiCoMn合金成分均匀,属于面...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 概述
1.1 研究背景及意义
1.2 电解水产氢概述
1.2.1 电解水产氢原理及分类
1.2.2 碱性电解水电化学理论
1.2.3 碱性电解水产氢催化剂概述
1.3 Ni基产氢电极概述
1.3.1 Ni基合金产氢电极
1.3.2 Ni基多孔产氢电极
1.4 三维石墨烯产氢电极
1.4.1 三维石墨烯的分类及其电催化应用
1.4.2 化学沉积法制备三维石墨烯
1.4.3 三维石墨烯电极电催化产氢性能的研究进展
1.5 研究目的和主要研究内容
1.5.1 本课题的选题依据、研究目的及意义
1.5.2 本课题的主要研究内容和研究方法
第二章 实验材料与方法
2.1 实验原材料、药品及仪器设备
2.1.1 实验原材料及药品
2.1.2 实验仪器设备
2.2 实验材料的制备
2.2.1 合金的制备
2.2.2 纳米多孔金属基体的制备
2.2.3 三维石墨烯/Ni基合金复合材料及Ni基合金掺杂三维石墨烯电极的制备
2.3 产氢电极的电化学性能测试方法
2.3.1 线性伏安扫描测试（LSV）
2.3.2 交流阻抗测试（EIS）
2.3.3 恒电压计时电流测试（1-T）
第三章 纳米多孔Ni基合金电极性能研究
3.1 引言
3.2 Ni基合金产氢反应电化学能研究
3.3 形貌和结构表征
3.3.1 Ni基合金的X射线衍射分析
3.3.2 纳米多孔Ni基合金的BET分析
3.3.3 纳米多孔NiCo合金的TEM分析
3.3.4 纳米多孔NiCo合金的SEM分析
3.4 纳米多孔Ni基合金产氢反应电化学能研究
3.4.1 纳米多孔Ni基合金产氢电极的线性伏安扫描测试
3.4.2 纳米多孔NiCo合金产氢电极的稳定性测试
3.5 本章小结
第四章 三维石墨烯/NiCo合金复合电极性能研究
4.1 引言
4.2 形貌和结构表征
4.2.1 宏观形貌
4.2.2 微观形貌形貌分析
4.2.3 结构分析
4.3 产氢反应电化学性能研究
4.3.1 线性伏安扫描测试
4.3.2 交流阻抗测试
4.3.3 稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯制备、表征及应用研究最新进展[J]. 乔峰,朱海涛. 化工新型材料. 2010(10)
[2]沉积电流对Ni-Mo-Co合金析氢催化性能的影响[J]. 王国庆,尉海军,朱磊,简旭宇,王忠. 稀有金属. 2010(05)
[3]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 胡耀娟,金娟,张卉,吴萍,蔡称心. 物理化学学报. 2010(08)
[4]氢能利用与制氢储氢技术研究现状[J]. 林才顺,魏浩杰. 节能与环保. 2010(02)
[5]氢能制取和储存技术研究发展综述[J]. 欧训民. 能源研究与信息. 2009(01)
[6]化学制氢技术研究进展[J]. 吴川,张华民,衣宝廉. 化学进展. 2005(03)
[7]氢能对我国未来交通能源需求和温室气体排放的影响[J]. 王超,王贺武,欧阳明高. 化工学报. 2004(S1)
[8]电解水制氢技术进展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy. 能源环境保护. 2004(05)
[9]太阳能制氢技术[J]. 倪萌,M K H Leung,K Sumathy. 可再生能源. 2004(03)
[10]生物制氢技术[J]. 任南琪,李建政. 太阳能. 2003(02)
本文编号：2957323
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 概述
1.1 研究背景及意义
1.2 电解水产氢概述
1.2.1 电解水产氢原理及分类
1.2.2 碱性电解水电化学理论
1.2.3 碱性电解水产氢催化剂概述
1.3 Ni基产氢电极概述
1.3.1 Ni基合金产氢电极
1.3.2 Ni基多孔产氢电极
1.4 三维石墨烯产氢电极
1.4.1 三维石墨烯的分类及其电催化应用
1.4.2 化学沉积法制备三维石墨烯
1.4.3 三维石墨烯电极电催化产氢性能的研究进展
1.5 研究目的和主要研究内容
1.5.1 本课题的选题依据、研究目的及意义
1.5.2 本课题的主要研究内容和研究方法
第二章 实验材料与方法
2.1 实验原材料、药品及仪器设备
2.1.1 实验原材料及药品
2.1.2 实验仪器设备
2.2 实验材料的制备
2.2.1 合金的制备
2.2.2 纳米多孔金属基体的制备
2.2.3 三维石墨烯/Ni基合金复合材料及Ni基合金掺杂三维石墨烯电极的制备
2.3 产氢电极的电化学性能测试方法
2.3.1 线性伏安扫描测试（LSV）
2.3.2 交流阻抗测试（EIS）
2.3.3 恒电压计时电流测试（1-T）
第三章 纳米多孔Ni基合金电极性能研究
3.1 引言
3.2 Ni基合金产氢反应电化学能研究
3.3 形貌和结构表征
3.3.1 Ni基合金的X射线衍射分析
3.3.2 纳米多孔Ni基合金的BET分析
3.3.3 纳米多孔NiCo合金的TEM分析
3.3.4 纳米多孔NiCo合金的SEM分析
3.4 纳米多孔Ni基合金产氢反应电化学能研究
3.4.1 纳米多孔Ni基合金产氢电极的线性伏安扫描测试
3.4.2 纳米多孔NiCo合金产氢电极的稳定性测试
3.5 本章小结
第四章 三维石墨烯/NiCo合金复合电极性能研究
4.1 引言
4.2 形貌和结构表征
4.2.1 宏观形貌
4.2.2 微观形貌形貌分析
4.2.3 结构分析
4.3 产氢反应电化学性能研究
4.3.1 线性伏安扫描测试
4.3.2 交流阻抗测试
4.3.3 稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯制备、表征及应用研究最新进展[J]. 乔峰,朱海涛. 化工新型材料. 2010(10)
[2]沉积电流对Ni-Mo-Co合金析氢催化性能的影响[J]. 王国庆,尉海军,朱磊,简旭宇,王忠. 稀有金属. 2010(05)
[3]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 胡耀娟,金娟,张卉,吴萍,蔡称心. 物理化学学报. 2010(08)
[4]氢能利用与制氢储氢技术研究现状[J]. 林才顺,魏浩杰. 节能与环保. 2010(02)
[5]氢能制取和储存技术研究发展综述[J]. 欧训民. 能源研究与信息. 2009(01)
[6]化学制氢技术研究进展[J]. 吴川,张华民,衣宝廉. 化学进展. 2005(03)
[7]氢能对我国未来交通能源需求和温室气体排放的影响[J]. 王超,王贺武,欧阳明高. 化工学报. 2004(S1)
[8]电解水制氢技术进展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy. 能源环境保护. 2004(05)
[9]太阳能制氢技术[J]. 倪萌,M K H Leung,K Sumathy. 可再生能源. 2004(03)
[10]生物制氢技术[J]. 任南琪,李建政. 太阳能. 2003(02)
本文编号：2957323
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