能源危機(jī)和環(huán)境污染對(duì)人類的生存和發(fā)展已經(jīng)構(gòu)成了挑戰(zhàn)�；诳沙掷m(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求,人類對(duì)于能源的需求正努力由傳統(tǒng)的化石能源向新能源過(guò)渡,大力發(fā)展清潔新能源技術(shù)是世界各國(guó)必然選擇的道路。其中,燃料電池和電化學(xué)分解水制氫技術(shù)作為兩種綠色環(huán)保的電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)技術(shù),被認(rèn)為是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的有效途徑。圍繞這兩種新型電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)開展了大量研究工作并取得了一系列進(jìn)展。目前,制約直接甲醇燃料電池和電化學(xué)分解水技術(shù)規(guī)�；虡I(yè)應(yīng)用的主要問(wèn)題是對(duì)高成本貴金屬Pt和RuO₂/IrO₂等電催化材料的依賴。因此,探索、設(shè)計(jì)和開發(fā)具有快速甲醇氧化和水分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的非貴金屬電催化材料是當(dāng)前該領(lǐng)域的主攻方向。本論文結(jié)合當(dāng)前電催化材料領(lǐng)域研究新動(dòng)向,以開發(fā)高效穩(wěn)定的非貴金屬電催化材料為出發(fā)點(diǎn),系統(tǒng)研究了幾種納米結(jié)構(gòu)非貴金屬催化材料的電催化性能,探究其在電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)領(lǐng)域潛在的應(yīng)用價(jià)值。我們選取Ni-Co、Ni-Cu以及CoS等非貴過(guò)渡金屬基材料作為研究對(duì)象,主要基于電化學(xué)沉積制備手段來(lái)構(gòu)建相關(guān)材料的納米結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)控制備實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)優(yōu)化材料的...

【文章頁(yè)數(shù)】：168 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 直接甲醇燃料電池
        1.2.1 燃料電池
        1.2.2 直接甲醇燃料電池基本原理
        1.2.3 電催化甲醇氧化反應(yīng)
        1.2.4 甲醇氧化電催化劑
    1.3 電催化分解水概述
        1.3.1 電化學(xué)分解水原理
        1.3.2 氫氣析出和氧氣析出雙功能電催化劑
    1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及意義
    1.5 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理
    2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑和儀器
        2.1.1 主要試劑
        2.1.2 主要儀器
    2.2 催化劑材料的物相表征技術(shù)
        2.2.1 X射線衍射譜(XRD)分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)分析
        2.2.5 電感耦合等離子光發(fā)射光譜(ICP-OES)分析
        2.2.6 能量散射型X射線熒光光譜(EDX)分析
    2.3 催化劑的電催化活性評(píng)價(jià)技術(shù)
        2.3.1 三電極體系
        2.3.2 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試技術(shù)
        2.3.3 線性掃描伏安(LSV)測(cè)試技術(shù)
        2.3.4 計(jì)時(shí)電流(I-t)和計(jì)時(shí)電位(V-t)測(cè)試技術(shù)
        2.3.5 電化學(xué)交流阻抗(EIS)測(cè)試技術(shù)
3 電化學(xué)可控合成Ni-Co合金微納米陣列及其甲醇氧化電催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 催化劑制備
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 電化學(xué)測(cè)試
        3.2.4 理論計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 不同Ni/Co原子比Ni-Co合金催化劑的物相、組成、形貌和結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 Ni-Co合金微納米陣列的形成過(guò)程研究
        3.3.3 Ni-Co合金微納米陣列的甲醇氧化電催化性能研究
        3.3.4 Ni-Co合金微納米陣列的甲醇氧化電催化反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)研究
        3.3.5 密度泛函理論計(jì)算催化劑對(duì)甲醇及CO的吸附能
    3.4 本章小結(jié)
4 電化學(xué)可控合成Ni-Cu合金微納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其甲醇氧化電催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 催化劑制備
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 電化學(xué)測(cè)試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 不同Ni/Cu原子比的Ni-Cu合金催化劑的電化學(xué)合成與表征
        4.3.2 高度分枝的Ni-Cu合金微納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程研究
        4.3.3 高度分枝的Ni-Cu合金微納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的甲醇氧化電催化性能研究
        4.3.4 高度分枝的Ni-Cu合金微納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的甲醇氧化電催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究..
    4.4 本章小結(jié)
5 電化學(xué)制備Ni摻雜的Ni_0.1Co_0.9S納米片及其氫氣析出和氧氣析出電催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 催化劑制備
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 電化學(xué)測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 Ni摻雜的Ni_0.1Co_0.9S納米片的物相表征
        5.3.2 Ni摻雜的Ni_0.1Co_0.9S納米片的HER性能研究
        5.3.3 Ni摻雜的Ni_0.1Co_0.9S納米片的OER性能研究
        5.3.4 Ni摻雜的Ni_0.1Co_0.9S納米片的全分解水性能研究
    5.4 本章小結(jié)
6 Ni和P共摻雜的Ni_0.1Co_0.9S|P納米片的制備及其氫氣析出和氧氣析出電催化性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 催化劑制備
        6.2.2 材料表征
        6.2.3 電化學(xué)測(cè)試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 Ni和P共摻雜的Ni_0.1Co_0.9S|P納米片的物相表征
        6.3.2 Ni和P共摻雜的Ni_0.1Co_0.9S|P納米片的HER性能研究
        6.3.3 Ni和P共摻雜的Ni_0.1Co_0.9S|P納米片的OER性能研究
        6.3.4 Ni和P共摻雜的Ni_0.1Co_0.9S|P納米片的全分解水性能研究
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    B.作者在攻讀博士學(xué)位期間主持及參與的科研項(xiàng)目
    C.作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議
    D.作者在攻讀博士學(xué)位期間的獲獎(jiǎng)情況



本文編號(hào)：3737685