氫氣作為一種理想的化石能源替代品,擁有綠色環(huán)保、資源豐富、燃燒熱量高等優(yōu)點(diǎn)。在眾多制氫技術(shù)中,電解水制氫最為安全可靠,被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。然而,電解水析氫過程中存在的高過電位成為制約其發(fā)展的最大問題。因此,尋找具有高催化活性和穩(wěn)定性的電極材料迫在眉睫。本論文將金屬鎳和三種不同的納米碳材料復(fù)合,通過電沉積的方法制備了Ni/rGO、Ni/NC、Ni/C₃N₄和Ni/rGO/C₃N₄復(fù)合電極,并通過XRD、XPS、Raman、SEM、TEM和電化學(xué)性能測試等方法對電極進(jìn)行了分析。研究內(nèi)容如下:以氧化石墨烯（GO）作為復(fù)合相,采用超重力電沉積的方法在三維泡沫鎳上共沉積鎳納米顆粒和石墨烯。當(dāng)鍍液中GO的濃度為1.0 g L^-1,電沉積時(shí)間為100 min時(shí),所制備得到的Ni/rGO復(fù)合電極具有最優(yōu)異的催化析氫性能,其中電流密度為100 mA cm^-2時(shí),需要的析氫過電位為184 mV,Tafel斜率為77 mV dec^-1,交換電流密度為... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

堿性體系電解水的示意圖

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文催化劑中的電極材料 Pt、Pd[10-17]等貴金屬具有較低過儲(chǔ)量稀少，價(jià)格昂貴，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣開發(fā)各種類型的過渡金屬催化劑來替代傳統(tǒng)貴8-21]、碳化物[22,23]、硫化物[24-27]、磷化物[28-31石墨烯作為目前最有前景的新型材料也被廣泛烯摻雜材料[36-40]和過渡金屬/石墨烯的復(fù)合材料顯示出低效率，暴露活性位點(diǎn)少等缺陷，而且增加了成本，因此合理篩選和設(shè)計(jì)催化析氫材。

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文的正協(xié)同效應(yīng)，得到較高催化活性的析氫電極。因而，具有特殊 d 電子結(jié)構(gòu)的金屬鎳成為我們的研究重點(diǎn)。除了尋找到析氫過電位低的金屬鎳外，使用鎳基材料也能降低析氫過電位，目前為止，研究比較多的是鎳基合金材料，例如 o[47,48]、Ni-Co[49]、Ni-W[50]、Ni-Sn[51,52]、Ni-P[53]以及 Ni-S[54-56]等二元合金，以種三元合金態(tài)：Ni-Mo-Pd[57]、Ni-Sn-Co[58]、Ni-Mo-Cu[59]、Ni-Co-Fe[60]、 Ni-[61]、Ni-Fe-S[62]、Ni-Mn-S[63]以及 Ni-Mo-N[64]等。鎳基稀土元素系列在析氫方面現(xiàn)出其優(yōu)越性，已報(bào)道的有 Ni-Sm[65]和 Ni-Dy[65]合金。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同氮源對摻氮石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能的影響[J]. 李子慶,赫文秀,張永強(qiáng),于慧穎,李興盛,劉斌.  材料研究學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]超重力場中電化學(xué)沉積法制備材料的研究[J]. 高璟,劉有智,常凌飛.  現(xiàn)代化工. 2011(05)
[3]兩級(jí)分離式超重力精餾實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張振翀,栗秀萍,劉有智.  現(xiàn)代化工. 2010(04)
[4]鹵水提溴工藝中超重力空氣吹出技術(shù)研究[J]. 劉有智,張琳娜,李裕,焦緯洲,宋相丹,韓江則.  現(xiàn)代化工. 2009(08)
[5]超重力旋轉(zhuǎn)床處理焦化氨氮廢水中試研究[J]. 焦緯洲,劉有智,劉建偉,祁貴生,謝五喜.  現(xiàn)代化工. 2005(S1)
[6]氫能及制氫的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王艷輝,吳迪鏞,遲建.  化工進(jìn)展. 2001(01)

博士論文
[1]電沉積Ni-S合金析氫陰極材料及析氫機(jī)理的研究[D]. 袁鐵錘.中南大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3353941