隨著工業(yè)經(jīng)濟快速增長,能源需求不斷增加,極大地推動了可再生能源轉(zhuǎn)換和存儲技術(shù)的深入研究。作為一種新型的能源裝置,燃料電池具有發(fā)電效率高、比能量高和環(huán)境污染小等特點,可用于交通工具,軍事以及便攜式電子設備等領(lǐng)域。氫能作為可持續(xù)的潔凈能源而備受青睞。析氫反應（HER）,析氧反應（OER）,氧還原反應（ORR）是電解水制備潔凈氫能以及燃料電池的核心反應,其過電位的高低以及動力學過程快慢取決于催化劑的催化活性。貴金屬催化劑如鉑釕等具有較高的催化活性,但是他們成本高,儲量稀少,這大大限制了其大規(guī)模應用。因此設計研發(fā)具有較低成本,在廣泛pH范圍下具有較高活性和較強穩(wěn)定性的新型非貴金屬催化劑是新能源領(lǐng)域重要的研究方向。過渡金屬化合物雖然價格低廉,易于合成,但是其在廣泛pH范圍下導電性,穩(wěn)定性較差,而且催化反應機理尚不清楚,材料結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系分析不夠到位�；诖�,本論文設計制備了幾種結(jié)構(gòu)特殊,性能優(yōu)異的過渡金屬基催化劑,成功地解決了過渡金屬催化劑存在的問題。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）我們通過簡單的水熱法,以氯化鎳為鎳源合成具有獨特三維結(jié)構(gòu)的磷化鎳/碳納米片（Ni2P/CNS）納米復合物用于廣泛pH... 

【文章來源】：福建師范大學福建省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３析氫反應催化劑所用元素丨１１］??

?ｒ?￣?￣?￣?￣ｉ??３．７＊１０１?：?：?ｉ?！?；??圖１－４用于構(gòu)成析氫反應催化劑的地殼豐富的金屬元素ｔ１１］??Ｆｉｇ．?１?－４?Ｃｒｕｓｔａｌ?ａｂｕｎｄａｎｃｅ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｓ?ｔｈａｔ?ａｒｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ＨＥＲ?ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ．??圖１－４展示了構(gòu)成析氫反應催化劑金屬元素在地殼中質(zhì)量百分含量。制得我們??注意的是我們在設計非貴金屬催化劑時要考慮到的豐富度和潛在的成本。在這些元??素中Ｆｅ和Ｎｉ具有最高的豐富度和最低的價格，因此開發(fā)有效的鐵基或鎳基析氫反??應催化劑在經(jīng)濟上可行的［１１］。??１．２．４非貴金屬析氫的研宄進展??鎳基催化劑（ＮｈＰ）??在眾多研究的催化析氫反應電催化劑中，過渡金屬因其催化活性高，成本低等??優(yōu)勢，成為目前科研及工業(yè)領(lǐng)域最受青睞的材料。而在過渡金屬中，鎳基催化劑在??堿性介質(zhì)中化學穩(wěn)定性好，催化活性高，因此成為研宄最為廣泛的催化劑材料。其??中研宄不較多的一種材料為Ｎ＾Ｐ賓夕法尼亞州立大學Ｅｒｉｃ?Ｊ．?Ｐｏｐｃｚｕｎ等人［１２］表明催??化活性ＮｂＰ納米粒子中空，多面，暴露了高密度的Ｎｉ２Ｐ?（００１）面。??－６－??

＂?Ｗ＾Ｍ?ｉｒＺ＾ｖＬｒ??圖１－５?ＮｂＰ的晶體結(jié)構(gòu)：（Ａ）?４個晶包堆放在另外一個具有單個晶包上面，（Ｂ）??Ｎｉ２Ｐ（００１）面俯視圖，（Ｃ）二維片狀Ｎｉ２Ｐ，（００１）面在上部，（Ｄ）上面是ＮｂＰＸＲＤ??的實驗值，下面ＮｂＰ模擬值。［１２］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｎｉ２Ｐ：?（Ａ）?ｆｏｕｒ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌｓ?ｓｔａｃｋｅｄ?ｏｎ?ｔｏｐ?ｏｆ?ｏｎｅ?ａｎｏｔｈｅｒ，?ｗｉｔｈ?ａ??ｓｉｎｇｌｅ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ?ｏｕｔｌｉｎｅｄ，?（Ｂ）?ｔｏｐ－ｄｏｗｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｎｉ２Ｐ（００１）?ｓｕｒｆａｃｅ，?ａｎｄ?（Ｃ）?ａ?ｔｗｏ－??ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｌｉｃｅ?ｏｆ?Ｎｉ２Ｐ，ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ?（００１）?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｎ?ｔｏｐ．?（Ｄ）?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｏｗｄｅｒ??ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｎｉ２Ｐ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（ｔｏｐ），?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?Ｎｉ２Ｐ?ｓｈｏｗｎ??ｆｏｒ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?（ｂｏｔｔｏｍ）．??Ｎｉ２Ｐ納米粒子是不含貴金屬析氫反應活性最高的催化劑之一，析氫反應過程中??產(chǎn)生定量的感應電流和在酸性水溶液中穩(wěn)定性。在０．５０ＭＨ２Ｓ〇４Ｎｉ２Ｐ納米粒子薄膜??產(chǎn)生電流密度２０和１００?ｍＡｃｍ＿２時


本文編號：2998261