氫氣因其高熱量、原料充足、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種可以替代化石燃料的新能源。電解水作為一種有前景的產(chǎn)氫技術(shù),能夠?qū)⒖稍偕哪茉此D(zhuǎn)化為化學(xué)能氫能。電解水反應(yīng)通常由陰極的析氫反應(yīng)(HER)和陽極的析氧反應(yīng)(OER)組成,需要借助催化劑來實(shí)現(xiàn)高效的水分解。目前,運(yùn)用廣泛的催化劑是貴金屬類電催化劑,但它們的高成本和稀缺性限制了其使用。因此,開發(fā)成本廉價(jià)、儲(chǔ)量豐富和高性能的電催化劑是實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)氫的關(guān)鍵。基于上述問題,本論文采用電化學(xué)調(diào)控策略優(yōu)化材料結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了如下幾種高效的電解水催化劑:(1)通過鋰離子嵌入層狀MoS2發(fā)生的脫硫反應(yīng)獲得MoS2基面上的硫原子空位,提升其電催化活性。MoS2脫硫產(chǎn)生的原子空位被證實(shí)為析氫活性中心,不僅能降低氫吸附的自由能,而且可以加速基面上的電子轉(zhuǎn)移,優(yōu)化了 HER動(dòng)力學(xué)。基于上述原因,具有硫空位的MoS2僅需200 mV的HER過電勢就能達(dá)到10 mA cm-2的電流密度,Tafel斜率降低至65 mV.dec-1,性能相比原始的MoS2和其它優(yōu)化的MoS2基材料有很大提升。(2)根據(jù)肖特基異質(zhì)結(jié)概念設(shè)計(jì)了 CoMn/CoMn2O4作為堿性體系中尿素氧...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 電解水基本原理
        1.2.1 電解水反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 析氫反應(yīng)機(jī)理
        1.2.3 析氧反應(yīng)機(jī)理
    1.3 電解水催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 單金屬原子催化劑
        1.3.2 過渡金屬氧化物催化劑
        1.3.3 過渡金屬氫氧化物催化劑
        1.3.4 過渡金屬硫化物催化劑
        1.3.5 過渡金屬磷化物催化劑
        1.3.6 過渡金屬碳化物催化劑
        1.3.7 金屬有機(jī)框架化合物催化劑
    1.4 本論文的研究內(nèi)容及意義
第二章 MoS₂的基面缺陷調(diào)控及HER性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備
        2.2.2 材料制備方法
        2.2.3 材料表征方法
        2.2.4 電化學(xué)測試方法
    2.3 材料的表征及電化學(xué)性能
        2.3.1 形貌和能譜分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 HER電催化性能測試及分析
        2.3.4 理論計(jì)算及分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 肖特基異質(zhì)結(jié)型CoMn/CoMn₂O₄用做雙功能產(chǎn)氫電催化劑
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備
        3.2.2 材料制備方法
        3.2.3 材料表征方法
        3.2.4 電化學(xué)測試方法
    3.3 材料的表征及電化學(xué)性能
        3.3.1 形貌結(jié)構(gòu)和物相分析
        3.3.2 UOR及OER電催化性能測試及分析
        3.3.3 CoMn/CoMn₂O₄肖特基協(xié)同效應(yīng)下的UOR催化機(jī)理
        3.3.4 HER電催化性能測試及分析
        3.3.5 尿素輔助全解水電催化性能測試及分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3863249