隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),能源需求不斷增加,極大地推動(dòng)了可再生能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)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(diǎn),可用于交通工具,軍事以及便攜式電子設(shè)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(yīng)（HER）,析氧反應(yīng)（OER）,氧還原反應(yīng)（ORR）是電解水制備潔凈氫能以及燃料電池的核心反應(yīng),其過(guò)電位的高低以及動(dòng)力學(xué)過(guò)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(chǔ)量稀少,這大大限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此設(shè)計(jì)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(qiáng)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(guò)渡金屬化合物雖然價(jià)格低廉,易于合成,但是其在廣泛pH范圍下導(dǎo)電性,穩(wěn)定性較差,而且催化反應(yīng)機(jī)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(shè)計(jì)制備了幾種結(jié)構(gòu)特殊,性能優(yōu)異的過(guò)渡金屬基催化劑,成功地解決了過(guò)渡金屬催化劑存在的問(wèn)題。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）我們通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法,以氯化鎳為鎳源合成具有獨(dú)特三維結(jié)構(gòu)的磷化鎳/碳納米片（Ni2P/CNS）納米復(fù)合物用于廣泛pH... 

【文章來(lái)源】：福建師范大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３析氫反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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?cè)谠O(shè)計(jì)非貴金屬催化劑時(shí)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(jià)格，因此開(kāi)發(fā)有效的鐵基或鎳基析氫反??應(yīng)催化劑在經(jīng)濟(jì)上可行的［１１］。??１．２．４非貴金屬析氫的研宄進(jìn)展??鎳基催化劑（ＮｈＰ）??在眾多研究的催化析氫反應(yīng)電催化劑中，過(guò)渡金屬因其催化活性高，成本低等??優(yōu)勢(shì)，成為目前科研及工業(yè)領(lǐng)域最受青睞的材料。而在過(guò)渡金屬中，鎳基催化劑在??堿性介質(zhì)中化學(xué)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(xué)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(gè)晶包堆放在另外一個(gè)具有單個(gè)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(shí)驗(yàn)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(yīng)活性最高的催化劑之一，析氫反應(yīng)過(guò)程中??產(chǎn)生定量的感應(yīng)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(shí)


本文編號(hào)：2998261