本文關(guān)鍵詞：鎳基納米材料的制備及電化學(xué)析氫性能研究　出處：《西北師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著人類社會的發(fā)展,化石燃料嚴重被消耗,在未來的一個世紀里面世界將面臨化石燃料大量消耗所帶來的能源危機。所以開發(fā)新能源是我們亟待解決的問題。其中氫能具有原料儲量豐富,無污染以及高熱值等優(yōu)點,有望成為替代化石燃料而解決能源危機。但是通過裂解水制備氫氣所面臨的問題是效率低,能耗大。光解水雖然具有能量來源廣泛,目前存在效率低下的問題,限制了其大規(guī)模的發(fā)展。其中電解水的電能可以來源于水能,風(fēng)能等可再生能源,是解決今后能源危機的一個途徑。眾所周知的是,在電解水析氫反應(yīng)中,Pt系金屬是最好的催化劑,但是其稀有性限制了其大規(guī)模應(yīng)用的可能性。因此開發(fā)高效穩(wěn)定且低花費的析氫催化劑將是當(dāng)今研究的熱點,也是難點。本論文圍繞制備高效而穩(wěn)定的非貴金屬析氫催化劑做了以下三個方面的研究:1.在氮氣保護的條件下,通過在水相中低溫,采用水合肼還原制備了Ni納米粒子。并且將所制備的納米材料作為電化學(xué)析氫電極材料。表現(xiàn)出了高效的電催化析氫以及很好的穩(wěn)定性。該方法的優(yōu)點是低溫,水相反應(yīng)。為大規(guī)模的生產(chǎn)提供了可能。2.以泡沫鎳為基底,通過水熱法在泡沫鎳上生長了堿式碳酸鈷鹽的納米線。然后在管式爐中以次亞磷酸鈉為磷源,采用低溫磷化的方法制備了NiCoP納米線。并且發(fā)現(xiàn)摻入了Ni元素的Co2P納米線納米尺寸上表現(xiàn)直徑更小,長度更短。而且所表現(xiàn)出來的電化學(xué)析氫性能也更好。只需要施加118 m V的過電位就可以獲得-10 mA/cm2的電流密度。而且在穩(wěn)定的電壓下持續(xù)運行48 h,電流密度幾乎沒有損失。3.有研究表明直徑更大,長度更長的微米線更有利于電解水催化析氫,故我們采用酸堿穩(wěn)定的碳纖維紙為基底,通過水熱反應(yīng)制備直徑更大,長度更長的堿式碳酸鹽微米線,然后利用電沉積的方法在微米線上生長氫氧化鎳納米片,將所制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)在管式爐中采用低溫磷化的方法制備為NiCo2P2微米線上生長有NiP納米片的三維結(jié)構(gòu)。將其應(yīng)用于酸性介質(zhì)中電解水析氫,表現(xiàn)出了高效的性能,僅僅為48 mV/dec的Tafel斜率。
[Abstract]:With the development of human society, fossil fuels are seriously consumed. In the next century, the world will face the energy crisis caused by the massive consumption of fossil fuels. Therefore, the development of new energy sources is an urgent problem for us to solve. Among them, hydrogen energy is rich in raw materials. The advantages of non-pollution and high calorific value are expected to be a substitute for fossil fuels to solve the energy crisis. However, the problem of hydrogen production by pyrolysis water is low efficiency and high energy consumption. Although photolysis water has a wide range of energy sources. At present, the problem of inefficiency limits its large-scale development. The electric energy of electrolytic water can come from renewable energy such as water energy, wind energy and so on, which is a way to solve the energy crisis in the future. In the hydrogen evolution reaction of electrolytic water, Pt is the best catalyst. However, its rarity limits the possibility of large-scale application. Therefore, the development of high efficiency, stability and low cost hydrogen evolution catalyst will be a hot topic. This paper focuses on the preparation of highly efficient and stable non-noble metal hydrogen evolution catalyst in the following three aspects: 1. Under the condition of nitrogen protection, the hydrogen evolution in water phase at low temperature. Ni nanoparticles were prepared by reduction of hydrazine hydrate, and the prepared nanomaterials were used as electrode materials for electrochemical hydrogen evolution. The advantages of this method are high efficiency of electrocatalytic hydrogen evolution and good stability. The advantages of this method are low temperature. . Water phase reaction. Provides the possibility for large-scale production. Using nickel foam as the substrate, the basic cobalt carbonate nanowires were grown on the foamed nickel by hydrothermal method. Then sodium hypophosphite was used as the phosphorus source in the tube furnace. NiCoP nanowires were prepared by low temperature phosphating, and it was found that the Co2P nanowires doped with Ni were smaller in size. The length is shorter and the electrochemical hydrogen evolution performance is better. -10 can be obtained only by applying 118mV overpotential. The current density of mA/cm2. There is almost no loss of current density .3. some studies show that micrometer wire with larger diameter and longer length is more favorable to catalyze hydrogen evolution in electrolytic water, so we use acid-base stabilized carbon fiber paper as the substrate. The alkaline-type carbonate micron wires with larger diameters and longer lengths were prepared by hydrothermal reaction, and then nickel hydroxide nanocrystals were grown on micron wires by electrodeposition. The prepared composite structure was prepared by low temperature phosphating method in tubular furnace to form a three-dimensional structure of NiP nanowires grown on NiCo2P2 micron lines. The composite structure was applied to electrolytic hydrogen evolution in acidic media. Shows high performance, only 48 mV/dec Tafel slope.
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TQ116.2

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本文編號：1435826