由于具備含量豐富、價(jià)格低廉且電催化活性好等特點(diǎn),非貴金屬納米材料被認(rèn)為是最有希望的電解水催化劑之一。雖然非貴金屬納米材料在最近幾十年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,但其現(xiàn)階段的催化活性和穩(wěn)定性還無(wú)法滿足電解水的商業(yè)化要求。為了進(jìn)一步提高非貴金屬納米材料的電催化活性,本文擬通過(guò)精細(xì)調(diào)控其活性面積、電子傳導(dǎo)及吉布斯自由能等方面,提高其催化性能。具體策略:（1）增加活性面積,提高暴露的活性位點(diǎn)數(shù)目,從而提高其催化活性;（2）增強(qiáng)材料的電子傳導(dǎo)性能,加速電子的傳遞,從而加速反應(yīng)的進(jìn)行;（3）調(diào)節(jié)催化劑的吉布斯自由能,可以從本質(zhì)上加快析氧反應(yīng)（Oxygen Evolution Reaction,OER）在催化劑上反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)速率,從而提高催化劑的催化活性。對(duì)于這些調(diào)控策略雖已取得了一定的研究進(jìn)展,但需要深入拓展,提供更加有效的調(diào)控方法。因此,通過(guò)調(diào)控非貴金屬納米材料的活性面積、電子傳導(dǎo)及吉布斯自由能提高其OER催化活性對(duì)高性能電解水催化劑的快速發(fā)展具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和意義。本論文中,我們控制合成了原位生長(zhǎng)在載體上的NiFe-LDH@CNT、NiCe@CP納米片等三維結(jié)構(gòu)材料及N摻雜碳?xì)ぐ碾p金屬Fe/C... 

【文章來(lái)源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２材料結(jié)構(gòu)示意圖：（ａ）層間距為山的氫氧化物，（ｂ）層間有陰離子和水分子??

納米材料的合成及其電解水性能研究?第一章差，且催化劑與電極之間接觸面積有限，導(dǎo)致非貴金屬納米材料的電子差。為了減少催化劑活性位點(diǎn)和電極之間的能量損失，提高材料的導(dǎo)電調(diào)控方法有：合成髙導(dǎo)電性的金屬非氧化物或?qū)⒋呋瘎┡c導(dǎo)電載體結(jié)合５．２．１金屬非氧化物??非貴金屬納米氧化物、氫氧化物材料中，提高其導(dǎo)電性是一個(gè)急需解決的算表明，金屬、金屬硫族化物、氮化物和磷化物等金屬非氧化物類材料性［６４＿６６］，其導(dǎo)電性比氧化物、氫氧化物髙。這些材料導(dǎo)電性的增加可以子傳遞，改善ＯＥＲ催化性能。該類材料在電催化ＯＥＲ過(guò)程中，表面易氧化物或氫氧化物，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持不變。由此，該類材料在電催化Ｏ核殼結(jié)構(gòu)。由于其特殊的核殼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，即內(nèi)部核的金屬非氧化態(tài)材料及外部殼層金屬氧化態(tài)較髙的ＯＥＲ活性，該類材料在ＯＥＲ催化中表現(xiàn)。??

Ｚｈｏｕ等人［６６］提出了一種新型的Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物＠羥基氧化物核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料??作為ＯＥＲ催化劑，密度泛函理論（Ｄｅｎｓｉｔｙ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）表明內(nèi)部Ｎｉ－Ｆｅ??二硫化物具有金屬特性，為電子轉(zhuǎn)移提供了理想的電子通路。如圖１－４?（ａ，?ｂ）所示，??該Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物為多孔的納米微球。該材料在ＯＥＲ反應(yīng)的高電位下易發(fā)生氧化。??圖１－４?（ｃ，ｄ）表明，在第一圈的ＣＶ循環(huán)過(guò)程中，表面的Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物轉(zhuǎn)化為無(wú)??定形的Ｎｉ－Ｆｅ氫氧化物。圖１－４?（ｅ）表明，循環(huán)１００圈后，其表面進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為結(jié)晶??態(tài)的Ｎｉ－Ｆｅ羥基氧化物，內(nèi)部的Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物保持不變。由圖１－４?（ｆ）元素分布圖??可清晰觀察到Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物表面已被氧化。在ＯＥＲ測(cè)試中，Ｎｉ－Ｆｅ二硫化物＠輕基??氧化物異質(zhì)材料表現(xiàn)出優(yōu)異的活性。如圖１－５?（ａ）所示，在電流密度為１０?ｍＡ?ｃｎｆ２??時(shí)，過(guò)電位為２３０?ｍＶ，優(yōu)于Ｎｉ－Ｆｅ氫氧化物。并且圖１－５?（ｂ）?Ｐ且抗測(cè)試表明，Ｎｉ－Ｆｅ??二硫化物＠輕基氧化物的導(dǎo)電性要高于Ｎｉ－Ｆｅ氫氧化物。Ｓｔｅｍ等人［６５］利用熱處理法??合成了?Ｎｉ２Ｐ納米顆粒。在電催化ＯＥＲ中，Ｎｉ２Ｐ表面被氧化為ＮｉＯｘ，原位形成了??Ｎｉ２Ｐ／ＮｉＯｘ的核殼結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電性良好的金屬態(tài)Ｎｉ２Ｐ促進(jìn)了催化活性中心ＮｉＯｘ與外部??電路連接


本文編號(hào)：2991388