化石能源的大量使用造成了環(huán)境污染、能源短缺和氣候變化等日益嚴重的問題,這極大地阻礙了人類社會的可持續(xù)發(fā)展。因此,亟需發(fā)展可持續(xù)能源儲存和轉(zhuǎn)化技術(shù)以滿足持續(xù)且大量的能源需求。電解水制氫、電催化氮氣還原是理想能源存儲和轉(zhuǎn)化技術(shù)的兩種途徑。貴金屬催化劑由于表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能,是目前使用最多的電催化劑。但其高昂的價格和稀少的儲量卻極大地限制了其實際應(yīng)用價值。因此,設(shè)計和開發(fā)低成本、儲量豐富、高效且穩(wěn)定的電催化劑具有十分重要的現(xiàn)實意義。本論文以設(shè)計高效的碳基納米催化劑并對催化劑進行結(jié)構(gòu)修飾、材料復(fù)合與電子調(diào)控手段以提高催化劑的催化活性為目的設(shè)計了以下高效的電催化劑:1.采用鐵摻雜的鎳基金屬有機框架結(jié)構(gòu)材料為前驅(qū)體,通過可控的程序升溫技術(shù)制備了氮摻雜的碳微球,且鐵摻雜的鎳納米粒子均勻地分布于碳層上。實驗表明,摻雜量為5%的催化劑（Fe（5%）-Ni@NC）在1 M KOH中,氧氣析出反應(yīng)（OER）的電流密度為10 mA cm^-2時,過電勢僅為257 mV,Tafel斜率為54.6 mV dec^-1,且具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。此外,我們還比較了不同的摻... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 氧氣析出反應(yīng)和氮氣還原反應(yīng)概述
        1.1.1 氧氣析出反應(yīng)
        1.1.2 氮氣還原反應(yīng)
    1.2 碳基納米電催化劑的構(gòu)效關(guān)系調(diào)控策略
        1.2.1 雜原子摻雜
        1.2.2 表面修飾/復(fù)合
        1.2.3 邊緣位點及缺陷調(diào)控
    1.3 碳基納米催化劑的研究進展
        1.3.1 在氧氣析出反應(yīng)中的研究進展
        1.3.2 在氮氣還原反應(yīng)中的研究進展
    1.4 本論文的研究意義和研究內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 實驗試劑
    2.2 實驗儀器
    2.3 催化劑的電化學(xué)性能測試
        2.3.1 線性掃描伏安法
        2.3.2 計時電流法
        2.3.3 循環(huán)伏安法
        2.3.4 交流阻抗法
    2.4 電化學(xué)參數(shù)
        2.4.1 過電勢
        2.4.2 Tafel斜率
        2.4.3 法拉第效率
第三章 MOF衍生的Fe-Ni@NC析氧反應(yīng)電催化劑的制備及催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 催化劑的制備過程
        3.2.2 電化學(xué)測試
    3.3 實驗結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 單寧酸修飾rGO催化劑的制備及其氮氣還原催化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料制備
        4.2.2 電化學(xué)測試
        4.2.3 NH3測定
        4.2.4 N2H4測定
    4.3 實驗結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]摻雜鈷、氮、硫、磷的碳骨架作為電化學(xué)析氧反應(yīng)的高效催化劑（英文）[J]. 曹佳梅,馮永強,劉寶勇,李洪光.  Science China Materials. 2018(05)
[2]Lowering reaction temperature: Electrochemical ammonia synthesis by coupling various electrolytes and catalysts[J]. Xinghua Guo,Yunpei Zhu,Tianyi Ma.  Journal of Energy Chemistry. 2017(06)



本文編號：3640916