貴金屬Pt是電解水制氫時常用的析氫催化劑,但由于Pt資源匱乏,價格昂貴,迫切需要開發(fā)一種無貴金屬的新型析氫催化劑。目前雖然已開發(fā)出Ni3N、Mo S2等析氫催化劑,但其催化活性相對于Pt仍較低,需要開發(fā)催化活性更高的新型析氫催化劑。在已經(jīng)報道的各種電解水析氫催化劑中,Ni基和Mo基催化劑最具發(fā)展?jié)摿�。具有雙d電子軌道的Ni(3d84s2)利于水分子的電子遷移和后續(xù)的O-H鍵的裂解,而具有半空d電子軌道的Mo(4d55s1)有利于吸附氫(Hads)的形成。因此,NiMo析氫催化劑有望降低析氫反應(yīng)(HER)過程中的能壘,加快堿性條件下的HER動力學(xué),成為代替貴金屬Pt的新型析氫催化劑。本文采用磁控濺射工藝制備NiMo薄膜,首先研究磁控濺射工藝參數(shù)對薄膜結(jié)構(gòu)和析氫催化性能的影響,并通過N摻雜、反濺法表面刻蝕以及Ar等離子體表面刻蝕等調(diào)控技術(shù)進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)調(diào)控。薄膜結(jié)構(gòu)、表面形貌和成分主要采用X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)等手段,析氫催化性能通過電化學(xué)工作站進(jìn)行測試。采取控制變量法,研究了不同磁控濺射工藝參數(shù)下NiMo薄膜的成分、結(jié)構(gòu)、組織形貌和析氫催化性能,確定了...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 氫氣制備技術(shù)
        1.2.1 天然氣制氫
        1.2.2 煤氣化制氫
        1.2.3 電解水制氫
    1.3 析氫催化反應(yīng)原理及性能表征
        1.3.1 析氫催化反應(yīng)原理
        1.3.2 析氫催化性能的表征
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 Ni基析氫催化劑
        1.4.2 Mo基析氫催化劑
        1.4.3 NiMo基析氫催化劑
        1.4.4 膜結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)
    1.5 本文的研究目的及主要研究內(nèi)容
第2章 材料與實驗方法
    2.1 研究方案
    2.2 磁控濺射工藝參數(shù)的選取
    2.3 實驗方法與所用設(shè)備
        2.3.1 磁控濺射設(shè)備鍍NiMo膜
        2.3.2 NiMo薄膜的結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)
        2.3.3 析氫催化性能測試
    2.4 分析手段
        2.4.1 X射線衍射分析
        2.4.2 掃描電子顯微分析
第3章 磁控濺射工藝對NiMo薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    3.1 引言
    3.2 濺射功率對NiMo薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    3.3 基底溫度對NiMo薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        3.3.1 基底溫度對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        3.3.2 基底溫度對Ni80Mo20薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    3.4 基底偏壓對NiMo薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        3.4.1 基底偏壓對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        3.4.2 基底偏壓對Ni80Mo20薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    4.1 引言
    4.2 N摻雜對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    4.3 反濺法對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        4.3.1 反濺功率對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        4.3.2 反濺時間對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    4.4 Ar等離子體刻蝕對Ni₂₀Mo₈₀ 薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        4.4.1 屏極電壓對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
        4.4.2 刻蝕時間對Ni₂₀Mo₈₀薄膜結(jié)構(gòu)與析氫催化性能的影響
    4.5 不同膜結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝的對比
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3800412