基于磷化镍材料的形貌调控、电子重构及电解水催化性能研究
发布时间：2023-04-26 17:41
由于当前对能源需求的快速增长,促进绿色可再生能源的开发利用是当前研究的重点。氢能,因其绿色环保、高能量密度和原料来源丰富等优势备受关注。电解水制备氢是氢能发展的重要方向,而电解水中急需解决的难题是电催化材料的选择,常见的电解水催化剂是基于贵金属材料获得的Pt/C、RuO2和IrO2等,由于其储量稀有、价格高昂不适宜规模化生产使用,探索高效、廉价的新型电催化材料是当前面临的严峻挑战。本文以磷化镍为中心从三个主要方向开展新型催化材料的研究与探讨:单一物相的磷化镍材料研究;杂原子对磷化镍材料的优化研究;石墨烯基底材料修饰磷化镍活性颗粒复合结构的研究。在此基础上,通过各种不同的分析手段对材料的电化学性能、材料微观结构、反应动力学等工作进行分析。主要结论如下:一、通过水热法制备了米粒状Ni5P4材料,不使用粘结剂,与镍网复合得到Ni5P4/NF催化电极。在电流密度为10 mA/cm2时,Ni5P4/N...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 电解水制氢
1.2.1 电解水制氢技术的发展与研究现状
1.2.2 电解水的构型与原理
1.2.3 亟待解决的问题
1.3 电催化材料
1.3.1 传统贵金属催化材料
1.3.2 磷化物催化材料
1.3.3 硫化物催化材料
1.3.4 碳化物催化材料
1.3.5 其他催化材料
1.4 新型催化材料设计思路
1.4.1 材料的内在特性
1.4.2 材料的微观结构
1.4.3 材料的复合结构
1.5 本论文的研究内容及意义
第二章 实验与测试方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的结构表征
2.2.1 粉末X射线衍射仪(X-Ray Powder Diffraction,XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)
2.2.4 X射线光电子能谱(X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)
2.2.5 比表面积和孔径分布(BET Surface Area)
2.2.6 拉曼光谱(Raman Spectroscopy)
2.2.7 紫外光谱(UV-visible spectroscopy)
2.3 材料的制备
2.3.1 电极材料的制备
2.3.2 电化学测试装置组装
2.4 电化学测试
2.4.1 线性扫描伏安测试(Linear Sweep Voltammetry,LSV)
2.4.2 循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)
2.4.3 计时电位法(Chronopotentiometry,CP)
2.4.4 交流阻抗测试(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)
第三章 Ni5P4/NF的制备及其电催化性能研究
3.1 引言
3.2 材料的制备与测试
3.2.1 材料的制备
3.2.2 材料的表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料形貌与结构分析
3.3.2 材料表征分析
3.3.2.1 XRD分析
3.3.2.2 XPS分析
3.3.3 材料的电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 通过电子重构与形貌优化三元Mo-Ni-P催化剂在电解水中的应用
4.1 引言
4.2 材料的制备与测试
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的表征
4.2.3 电化学性能测试
4.2.4 理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 材料物相形貌表征
4.3.1.1 材料的初步探索与表征
4.3.1.2 三元Mo-Ni-P材料物相形貌表征
4.3.1.3 三元Mo-Ni-P材料XPS、紫外分析
4.3.2 电化学性能分析
4.3.2.1 HER活性测试
4.3.2.2 OER活性测试
4.3.3 Mo-Ni-P材料全解水分析
4.3.4 第一性原理计算分析
4.4 本章总结
第五章 微波法制备Ce-NiP/rGO复合材料及其性能研究
5.1 引言
5.2 材料的制备与测试
5.2.1 材料的制备
5.2.2 材料的表征
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料物相形貌表征
5.3.1.1 材料的物相表征
5.3.1.2 材料的形貌与元素分析
5.3.1.3 材料的TME表征
5.3.2 电化学性能分析
5.3.2.1 HER性能分析
5.3.2.2 OER性能分析
5.3.2.3 稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历及研究生期间科研成果
本文编号：3801916
【文章页数】：86 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 电解水制氢
1.2.1 电解水制氢技术的发展与研究现状
1.2.2 电解水的构型与原理
1.2.3 亟待解决的问题
1.3 电催化材料
1.3.1 传统贵金属催化材料
1.3.2 磷化物催化材料
1.3.3 硫化物催化材料
1.3.4 碳化物催化材料
1.3.5 其他催化材料
1.4 新型催化材料设计思路
1.4.1 材料的内在特性
1.4.2 材料的微观结构
1.4.3 材料的复合结构
1.5 本论文的研究内容及意义
第二章 实验与测试方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的结构表征
2.2.1 粉末X射线衍射仪(X-Ray Powder Diffraction,XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)
2.2.4 X射线光电子能谱(X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)
2.2.5 比表面积和孔径分布(BET Surface Area)
2.2.6 拉曼光谱(Raman Spectroscopy)
2.2.7 紫外光谱(UV-visible spectroscopy)
2.3 材料的制备
2.3.1 电极材料的制备
2.3.2 电化学测试装置组装
2.4 电化学测试
2.4.1 线性扫描伏安测试(Linear Sweep Voltammetry,LSV)
2.4.2 循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)
2.4.3 计时电位法(Chronopotentiometry,CP)
2.4.4 交流阻抗测试(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)
第三章 Ni5P4/NF的制备及其电催化性能研究
3.1 引言
3.2 材料的制备与测试
3.2.1 材料的制备
3.2.2 材料的表征
3.2.3 电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 材料形貌与结构分析
3.3.2 材料表征分析
3.3.2.1 XRD分析
3.3.2.2 XPS分析
3.3.3 材料的电化学性能分析
3.4 本章小结
第四章 通过电子重构与形貌优化三元Mo-Ni-P催化剂在电解水中的应用
4.1 引言
4.2 材料的制备与测试
4.2.1 材料的制备
4.2.2 材料的表征
4.2.3 电化学性能测试
4.2.4 理论计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 材料物相形貌表征
4.3.1.1 材料的初步探索与表征
4.3.1.2 三元Mo-Ni-P材料物相形貌表征
4.3.1.3 三元Mo-Ni-P材料XPS、紫外分析
4.3.2 电化学性能分析
4.3.2.1 HER活性测试
4.3.2.2 OER活性测试
4.3.3 Mo-Ni-P材料全解水分析
4.3.4 第一性原理计算分析
4.4 本章总结
第五章 微波法制备Ce-NiP/rGO复合材料及其性能研究
5.1 引言
5.2 材料的制备与测试
5.2.1 材料的制备
5.2.2 材料的表征
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料物相形貌表征
5.3.1.1 材料的物相表征
5.3.1.2 材料的形貌与元素分析
5.3.1.3 材料的TME表征
5.3.2 电化学性能分析
5.3.2.1 HER性能分析
5.3.2.2 OER性能分析
5.3.2.3 稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历及研究生期间科研成果
本文编号：3801916
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