近年來,過渡金屬材料在能源轉(zhuǎn)換與存儲領(lǐng)域的研究熱潮方滋未艾。不同于傳統(tǒng)的貴金屬材料,過渡金屬具備富裕的儲存、低廉的價格、出眾的性能等優(yōu)勢,為能源轉(zhuǎn)換和儲能材料的設(shè)計(jì)和制備提供一個全新的方向。鑒于此,本論文通過分步水熱、低溫硫化及形貌調(diào)控等實(shí)驗(yàn)方式,深入探究過渡金屬硫化物的電化學(xué)析氫反應(yīng)、析氧反應(yīng)、全水解反應(yīng)以及電容性能。著重研究過渡金屬硫化物納米材料的設(shè)計(jì)制備和電催化性能,為功能導(dǎo)向性材料的制備與性能優(yōu)化提供一個嶄新的方向。具體研究內(nèi)容包括四個方面:1.采用簡便的分步水熱法在碳布上均勻生長具有豐富異質(zhì)界面的核-殼NiS@CoS催化劑。得益于NiS和CoS之間強(qiáng)的界面耦合效應(yīng);豐富的NiS@CoS異質(zhì)界面活性位點(diǎn);碳布基底高的導(dǎo)電性;獨(dú)特的納米線包裹納米片的核-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)核-殼結(jié)構(gòu)中核的大小,最佳條件的NiS@CoS@CC(Co²⁺:Ni²⁺的摩爾比為1:1)電催化劑在析氫反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能:電流密度為10 mA cm^-2時,析氫過電勢僅為30 mV;Tafel斜率為97 mV·dec^-1

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化水分解
        1.2.1 析氫反應(yīng)
        1.2.2 析氧反應(yīng)
        1.2.3 全水解反應(yīng)
    1.3 超級電容器
        1.3.1 雙電層電容器
        1.3.2 贗電容電容器
    1.4 論文選題思路及主要研究內(nèi)容
第2章 多孔核-殼NiS@CoS@CC納米材料的制備以及在電化學(xué)析氫反應(yīng)中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器設(shè)備
        2.2.2 樣品的制備
            2.2.2.1 碳布(CC)的處理
            2.2.2.2 Co(OH)_2@CC的合成
            2.2.2.3 Ni(OH)_2@Co(OH)_2@CC核-殼前驅(qū)體的合成
            2.2.2.4 NiS@CoS@CC核-殼材料的合成
        2.2.3 材料表征
            2.2.3.1 物理表征
            2.2.3.2 電化學(xué)表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 電極材料的制備過程
        2.3.2 材料的物理表征
            2.3.2.1 XRD分析
            2.3.2.2 SEM分析
            2.3.2.3 TEM分析
            2.3.2.4 XPS分析
            2.3.2.5 N_2吸脫附分析
        2.3.3 納米材料的HER電化學(xué)性能
    2.4 本章小結(jié)
第3章 Co(OH)_2@NiS@NF納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備以及在全水解中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器設(shè)備
        3.2.2 樣品的制備
            3.2.2.1 泡沫鎳(NF)的處理
            3.2.2.2 NiOOH@NF納米材料的合成
            3.2.2.3 NiS@NF納米材料前驅(qū)體的合成
            3.2.2.4 Co(OH)_2@NiS@NF納米材料的合成
        3.2.3 材料表征
            3.2.3.1 物理表征
            3.2.3.2 電化學(xué)表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 電極材料的制備過程
        3.3.2 材料的物理表征
            3.3.2.1 XRD分析
            3.3.2.2 SEM分析
        3.3.3 納米材料的電化學(xué)性能
            3.3.3.1 納米材料的HER性能
            3.3.3.2 納米材料的OER性能
            3.3.3.3 納米材料的OWS性能
    3.4 本章小結(jié)
第4章 NiS/CoS/CC異質(zhì)復(fù)合材料的制備以及在全水解中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器設(shè)備
        4.2.2 樣品的制備
            4.2.2.1 碳布(CC)的處理
            4.2.2.2 Co(OH)_2/CC復(fù)合材料的合成
            4.2.2.3 NiOOH/Co(OH)_2/CC復(fù)合材料前驅(qū)體的合成
            4.2.2.4 NiS/CoS/CC-3 復(fù)合材料的合成
        4.2.3 材料表征
            4.2.3.1 物理表征
            4.2.3.2 電化學(xué)表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 電極材料的制備過程
        4.3.2 材料的物理表征
            4.3.2.1 XRD分析
            4.3.2.2 SEM分析
            4.3.2.3 TEM分析
            4.3.2.4 XPS分析
        4.3.3 納米材料的電化學(xué)性能
            4.3.3.1 納米材料的HER性能
            4.3.3.2 納米材料的OER性能
            4.3.3.3 納米材料的OWS性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 超細(xì)CoNi_2S_4納米線的制備以及在超級電容器中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器設(shè)備
        5.2.2 樣品的制備
            5.2.2.1 碳布(CC)的處理
            5.2.2.2 Co-Ni hydroxide@CC前驅(qū)體的合成
            5.2.2.3 CoNi_2S_4@CC納米線的合成
            5.2.2.4 PCNS的合成
        5.2.3 材料表征
            5.2.3.1 物理表征
            5.2.3.2 電化學(xué)表征
            5.2.3.3 計(jì)算公式
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 電極材料的制備過程
        5.3.2 材料的物理表征
            5.3.2.1 XRD分析
            5.3.2.2 SEM分析
            5.3.2.3 TEM分析
            5.3.2.4 XPS分析
            5.3.2.5 N_2吸脫附分析
        5.3.3 三電極體系的電化學(xué)性能
        5.3.4 二電極體系的電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]過渡金屬氧/氮化物贗電容器電極材料的研究進(jìn)展（英文）[J]. 易琛琦,鄒儉鵬,楊洪志,冷嫻.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(10)
[2]S,N co-doped carbon nanotube-encapsulated core-shelled CoS2@Co nanoparticles:efficient and stable bifunctional catalysts for overall water splitting[J]. Jing-Yu Wang,Ting Ouyang,Nan Li,Tianyi Ma,Zhao-Qing Liu.  Science Bulletin. 2018(17)
[3]電催化析氧反應(yīng)過渡金屬磷化物和硫化物催化劑研究進(jìn)展（英文）[J]. 彭立山,SyedShoaib Ahmad Shah,魏子棟.  催化學(xué)報(bào). 2018(10)

博士論文
[1]聚合物基特殊結(jié)構(gòu)碳納米材料構(gòu)筑新型超級電容器研究[D]. 彭輝.西北師范大學(xué) 2016

碩士論文
[1]生物質(zhì)派生多級孔碳納米片與高性能超級電容器的組裝[D]. 安玉峰.西北師范大學(xué) 2017
[2]SnO2、MnOOH和Bi2O3/碳布復(fù)合材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用與研究[D]. 張雅迪.西北師范大學(xué) 2016



本文編號：3687238