本文關(guān)鍵詞：磷化鈷復(fù)合材料析氫性能的研究

  更多相關(guān)文章： 析氫反應(yīng) 電沉積法 低溫磷化 水熱法 納米片 納米線 過渡金屬磷化物

【摘要】：化石能源的過渡依賴,使得我們的經(jīng)濟(jì)特別容易受到其它社會因素的影響,化石燃料的過渡利用同時也加劇了空氣污染和全球變暖。因此,在合理利用化石能源的基礎(chǔ)上,開發(fā)清潔、可再生能源替代化石燃料是當(dāng)今世界所面臨的極其緊迫的問題。氫能源具有無污染,原料豐富,熱值高等優(yōu)點,對于解決當(dāng)前人類所面臨的能源危機(jī)現(xiàn)狀是最佳選擇策略之一。但是,人們發(fā)現(xiàn)在電解水產(chǎn)氫過程中存在效率低的問題。為了解決這一問題,析氫催化劑的研究成了熱點領(lǐng)域之一。研究早已發(fā)現(xiàn),電解水制氫所用的催化劑中,屬pt系金屬最好,但其稀有性及昂貴的價格等問題極大地限制了催化劑大規(guī)模應(yīng)用的可能性。因此研究了一系列高效穩(wěn)定且價格低廉的過渡金屬化合物作為催化劑。過渡金屬磷化物是磷原子進(jìn)入過渡金屬晶格而形成的間隙化合物,具有極強(qiáng)的導(dǎo)電性、高的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及高效的催化性能,極其具備制備高效析氫催化劑的要求。本論文主要集中在制備鐵、鈷、鎳的雙金屬復(fù)合磷化物納米催化劑及其電化學(xué)析氫性能研究。從以下三個方面進(jìn)行了研究:1.以泡沫鎳為基底,先通過電化學(xué)沉積的方法在泡沫鎳上生長一層雙金屬氫氧化物前驅(qū)體薄膜,然后采用低溫磷化的方法,制備了Fe doped CoP納米材料,在泡沫鎳基底上呈現(xiàn)多孔的花簇狀結(jié)構(gòu)。通過電化學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn),在酸性條件下鐵的摻入提高了CoP的催化性能。而且在穩(wěn)定電壓下,持續(xù)28小時之后,電流密度幾乎沒有降低。2.以泡沫鎳為基底,先通過電化學(xué)沉積的方法在泡沫鎳上生長了一層二維納米片狀的鎳、鈷的氫氧化物復(fù)合材料的前驅(qū)體,采用低溫磷化的方法制備了Ni doped Co_2P納米片。電化學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn),在酸性條件下復(fù)合材料在退火溫度為400℃的條件下,具有高效的催化性能和穩(wěn)定性。3.將泡沫鎳作為基底,通過水熱法在基底上生長了一層堿式碳酸鹽的納米線。采用低溫磷化的方法制備了NiCoP納米線,其應(yīng)用于中性或堿性介質(zhì)中電解水析氫,表現(xiàn)出高的電化學(xué)析氫性能及穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：析氫反應(yīng) 電沉積法 低溫磷化 水熱法 納米片 納米線 過渡金屬磷化物
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-31
• 1.1 引言12
• 1.2 氫能源的優(yōu)點12-13
• 1.3 當(dāng)前制氫的工藝13-16
• 1.3.1 礦物燃料轉(zhuǎn)化制氫14
• 1.3.2 熱分解水制氫14-15
• 1.3.3 光催化分解水制氫15
• 1.3.4 生物制氫15-16
• 1.3.5 電解水制氫16
• 1.4 電解水制氫的發(fā)展歷史和基本原理16-20
• 1.4.1 電解水制氫的發(fā)展歷史16
• 1.4.2 電解水的基本原理16-19
• 1.4.3 影響電解水制氫的因素19-20
• 1.5 HER電催化劑的分類20-27
• 1.5.1 金屬硫化物21-23
• 1.5.2 金屬錫化物23-24
• 1.5.3 金屬磷化物24-26
• 1.5.4 金屬氮化物26-27
• 1.5.5 金屬碳化物27
• 1.6 析氫催化劑電化學(xué)基本概念及活性表征的試驗方法27-29
• 1.6.1 總電極活性27-28
• 1.6.2 塔費爾斜率28
• 1.6.3 穩(wěn)定性28
• 1.6.4 法拉第效率28-29
• 1.6.5 轉(zhuǎn)換頻率29
• 1.7 本課題的立題依據(jù)和研究內(nèi)容29-31
• 第二章 鐵摻雜的磷化鈷納米復(fù)合材料電化學(xué)析氫性能研究31-49
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實驗部分32-34
• 2.2.1 試劑與儀器32-33
• 2.2.2 鐵摻雜的磷化鈷（Fe doped CoP NSs/Ni Foam)納米膜的制備33-34
• 2.2.3 電極的制備及其電化學(xué)測試34
• 2.3 結(jié)果和討論34-47
• 2.3.1 鐵摻雜的磷化鈷（Fe doped CoP/Ni Foam）納米膜的制備原理34-36
• 2.3.2 Fe doped CoP NSs/Ni Foam復(fù)合納米材料的表征36-40
• 2.3.3 電化學(xué)表征40-47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 第三章 鎳摻雜的磷化鈷納米復(fù)合材料的電化學(xué)析氫性能研究49-60
• 3.1 引言49-50
• 3.2 實驗部分50-51
• 3.2.1 儀器與試劑50
• 3.2.2 Ni doped Co_2P NSs/Ni Foam的制備50-51
• 3.2.3 電極的制備與電化學(xué)測試51
• 3.3 結(jié)果與討論51-59
• 3.3.1 Ni doped Co_2P NSs/Ni Foam復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和組成的表征51-54
• 3.3.2 Ni doped Co_2P NSs/Ni Foam復(fù)合材料的電化學(xué)表征54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第四章 NiCoP納米復(fù)合材料的電化學(xué)析氫性能研究60-73
• 4.1 引言60-61
• 4.2 試驗部分61-63
• 4.2.1 化學(xué)試劑與實驗儀器61
• 4.2.2 泡沫鎳上負(fù)載NiCoP納米線（NiCoP NWs/Ni Foam）的制備61-62
• 4.2.3 電極的制備與電化學(xué)測試62-63
• 4.3 結(jié)果與討論63-71
• 4.3.1 NiCoP NWs/Ni Foam復(fù)合材料的表征63-68
• 4.3.2 電化學(xué)表征68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 參考文獻(xiàn)73-89
• 攻讀碩士期間的研究成果89-90
• 致謝90

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