过渡金属（Mo,Re）磷化物的合成及其电化学析氢反应性能研究
发布时间：2021-11-20 15:49
随着现代科技的高速发展,整个社会对能源的需求也在逐步增加。传统化石燃料的储量不足,且其大量使用会造成严重的环境污染问题,因此,社会的可持续发展急需合适的清洁、可再生能源代替传统化石燃料。氢气作为一种零碳排放的清洁能源,在取代传统化石类能源的方向有着很好的发展前景。电化学催化析氢反应（HER）是一种绿色的制氢方法,但高效的电化学方法生产氢气依赖性能优异的析氢反应催化剂。因此,制备高效、廉价、稳定性好的电催化剂是当前亟待解决的问题。过渡金属磷化物（TMPs）因其具有优异的电化学催化活性被广泛报道,深入研究这类纳米材料在这一领域的应用既是基础科学研究的重要内容,也具有重要的现实意义。根据上述研究背景,本论文主要探究了过渡金属（Mo,Re）磷化物的合成及其电化学催化析氢反应性能。我们以腺嘌呤和三氧化钼为前驱体,经过磷化反应合成了一维氮掺杂的磷化钼（N-MoP）纳米棒催化剂,并系统研究了磷化钼纳米催化剂电化学催化HER的活性与机制。为进一步揭示磷化对过渡金属电化学催化性能的影响,我们合成了具有不同磷化程度的磷化铼（Re2P、Re3P4）纳米催化剂,并探究了其电化学催化HER的性能。本论文的具体研...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电解水示意图［１＼??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｄｉａｇｒａｍ＾１２］．??
??１０?ｍＡ?ｃｍ－２处的过电位。ＥＩＳ的测试频率范围为１０５－０．０１?Ｈｚ。??（７）电化学稳定性??稳定性是电化学催化析氢反应催化剂的重要评估指标。常见的测试方法为计??时电流法测试，通过绘制电流－时间曲线来表征催化剂材料的稳定性。计时电流??法的测试方法为在固定的电压下（一般为催化剂材料的析氢电压，即极化曲线中??１０?ｍＡｃｍ－２处的过电位）测试较长时间，一般以１２小时为基准。??１．３过渡金属基析氢反应催化剂??电化学催化剂材料的ＨＥＲ的活性主要由其电子结构决定。如图１－３所示，??基于密度泛函理论计算的交换电流密度ｊｏ和氢原子吉布斯吸附自由能的关系图??可以用来对不同金属的活性进行对比，其中，金属铂位于火山图的顶端，具有非??常高的交换电流密度和接近零的吉布斯吸附自由能［２３］。??ｍ，，?■?ｖ?，?ｖ?’ｆ?ｕ?Ｋ?ｖ?Ｔ?ｗ?Ｙ?’?．．．?ｉ．．?＊?Ｖ?９?＇??１０＊２，?Ｐｔ?１??：??ｈ?ｅ?ＭｏＳ２??＞?１０?＇?Ｎ，Ｑ?Ａ?Ｃｕ?１??Ｓ?？?ｗｗ?００?°?Ａｕ〇??、０?１０?］?〇?Ａｕ（１１１２?１??１〇－＇?Ｎｂ。《°〇?６?１??１０＇?°°?１??－０．８?－０．６?－０．４?－０．２?０．０?０．２?０．４?０．６?０．８??（ｅＶ）??图１－３基于密度泛函计算的交换电流密度ｊ０和氢原子吉布斯吸附自由能的关系图［２３］。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｊ〇?ａｎｄ?ｇｉｂｂｓ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｆｒｅｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇ
山东大学硕士学位论文??以在大约５０?ｍＶ处观察到析氢反应的开始。金属Ｍｏ的Ｔａｆｅｌ斜率为９２?ｍＶ?ｄｅｃ－１??（图１－４?ｄ），磷化后，该图显示的Ｍ０３Ｐ和ＭｏＰ的斜率分别为１４７?ｍＶ?ｄｅｃ－１和??５４?ｍＶ?ｄｅｃ－１，说明合成的ＭｏＰ可以作为高效的ＨＥＲ催化剂。??ｆ?．?Ｇｌａｓｓｙ?ｃａｒｂｏｎ?／?ｊ?§?如．＇Ｈ４＾？ｌＶｔｉｅｃ??ｃ?——Ｍｏ?ｔｉｎ?、＼?一一??１?—ＭＯＰ?ｊ?Ｉ?Ｍ?＿Ｍ〇ｐ??§．３０．ｂｒＰｔ／ｃ??，／?，?／．．．．．．．．．．．?＿．＿，＿??＊０．５?４ｔＡ?＊０．３?＊０．ｔ?０．０?－１，０?＞０．５?０．０?０．￥?，?１，０?１Ｊ??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｖ，９．?ＲＨＥ?Ｖ?Ｌｏｇ?ｌ／｛ｍＡ?ｃｍＩＩ??图１－４?ＭｏＰ的形貌图：（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ图像，（ｂ）?ＴＥＭ图；在０．５?Ｍ?Ｈ２Ｓ０４中的（ｃ）极化??曲线图，（ｄ）?Ｔａｆｅｌ斜率图［２８］。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＭｏＰ：?（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ?ａｎｄ?（ｂ）?ＴＥＭ?ｇｒａｐｈ，?（ｃ）?Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｍｏ，??Ｍ０３Ｐ?ａｎｄ?ＭｏＰ?ａｎｄ?（ｄ）?Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?Ｔａｆｅｌ?ｐｌｏｔｓ?ｉｎ?０．５?Ｍ?Ｈ２Ｓ〇４［２８］．??迄今为止，已经出现了许多方法可以对ＭｏＰ的结构进行改善，例如利用杂??原子掺杂等，但是块状ＭｏＰ的ＨＥＲ活性仍然不足以进行工业周转［２８，３Ｇ＿３３］。众所??周知，制备纳米结构催化剂可以使其特定晶面和晶面边界更多的暴露出来，进而??使其性能优于块状催化剂。目前人
本文编号：3507649
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电解水示意图［１＼??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｄｉａｇｒａｍ＾１２］．??
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山东大学硕士学位论文??以在大约５０?ｍＶ处观察到析氢反应的开始。金属Ｍｏ的Ｔａｆｅｌ斜率为９２?ｍＶ?ｄｅｃ－１??（图１－４?ｄ），磷化后，该图显示的Ｍ０３Ｐ和ＭｏＰ的斜率分别为１４７?ｍＶ?ｄｅｃ－１和??５４?ｍＶ?ｄｅｃ－１，说明合成的ＭｏＰ可以作为高效的ＨＥＲ催化剂。??ｆ?．?Ｇｌａｓｓｙ?ｃａｒｂｏｎ?／?ｊ?§?如．＇Ｈ４＾？ｌＶｔｉｅｃ??ｃ?——Ｍｏ?ｔｉｎ?、＼?一一??１?—ＭＯＰ?ｊ?Ｉ?Ｍ?＿Ｍ〇ｐ??§．３０．ｂｒＰｔ／ｃ??，／?，?／．．．．．．．．．．．?＿．＿，＿??＊０．５?４ｔＡ?＊０．３?＊０．ｔ?０．０?－１，０?＞０．５?０．０?０．￥?，?１，０?１Ｊ??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｖ，９．?ＲＨＥ?Ｖ?Ｌｏｇ?ｌ／｛ｍＡ?ｃｍＩＩ??图１－４?ＭｏＰ的形貌图：（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ图像，（ｂ）?ＴＥＭ图；在０．５?Ｍ?Ｈ２Ｓ０４中的（ｃ）极化??曲线图，（ｄ）?Ｔａｆｅｌ斜率图［２８］。??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＭｏＰ：?（ａ）?ＦＥ－ＳＥＭ?ａｎｄ?（ｂ）?ＴＥＭ?ｇｒａｐｈ，?（ｃ）?Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｍｏ，??Ｍ０３Ｐ?ａｎｄ?ＭｏＰ?ａｎｄ?（ｄ）?Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?Ｔａｆｅｌ?ｐｌｏｔｓ?ｉｎ?０．５?Ｍ?Ｈ２Ｓ〇４［２８］．??迄今为止，已经出现了许多方法可以对ＭｏＰ的结构进行改善，例如利用杂??原子掺杂等，但是块状ＭｏＰ的ＨＥＲ活性仍然不足以进行工业周转［２８，３Ｇ＿３３］。众所??周知，制备纳米结构催化剂可以使其特定晶面和晶面边界更多的暴露出来，进而??使其性能优于块状催化剂。目前人
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