本文關(guān)鍵詞：氫氧化鈷納米片基電催化劑結(jié)構(gòu)與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人類的可持續(xù)發(fā)展正面臨著嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題,利用光能或電能將水分解生成氫氣和氧氣是解決這些危機(jī)的有效方法。然而水分解產(chǎn)氧動(dòng)力學(xué)瓶頸一直制約著光或電催化水分解效率的提高,因此尋求一種高效的產(chǎn)氧催化劑成為效率提升的關(guān)鍵。目前,高效的產(chǎn)氧催化劑有二氧化銥、二氧化釕等,但由于其地球儲(chǔ)量少、制備成本高限制了它們的廣泛應(yīng)用。因此,如何尋找高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好且價(jià)格低廉的產(chǎn)氧催化劑是急需解決的科學(xué)問題。 受到石墨烯的啟發(fā),過渡金屬(氫)氧化物二維薄層化后,表現(xiàn)出奇特的物理、化學(xué)性質(zhì),如C0304納米片展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化產(chǎn)氧活性,新型核環(huán)結(jié)構(gòu)的NiCo2O4納米片表現(xiàn)出了卓越的析氧反應(yīng)催化性能。本論文通過水熱法將α-Co(OH)2二維納米片化,展現(xiàn)出了優(yōu)異的電催化產(chǎn)氧性能。將其進(jìn)一步與石墨烯復(fù)合,電催化產(chǎn)氧性能得到顯著增強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了析氧反應(yīng)效率的大幅提升。并綜合利用TEM、XRD、XAFS、Raman等表征手段探索氫氧化鈷納米片材料及其石墨烯復(fù)合物的電子結(jié)構(gòu)與其電催化性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。具體研究?jī)?nèi)容如下： 1.超薄γ-CoOOH納米片結(jié)構(gòu)及其電催化性能的研究 利用取向誘導(dǎo)生長(zhǎng)法與水熱法相結(jié)合,成功合成了原子級(jí)厚度的超薄γ-CoOOH納米片。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示,γ-CoOOH納米片能夠顯著提高析氧反應(yīng)催化效率,降低析氧過電勢(shì)和極大催化劑的單位質(zhì)量活性。XAFS結(jié)果顯示Co離子的缺失為電催化反應(yīng)提供了活性位點(diǎn)；Co價(jià)態(tài)的降低能夠提高氧化性能,使得水更容易被氧化生成氧氣,從而提升了電催化效率。 2.石墨烯負(fù)載的α-Co(OH)2納米片的結(jié)構(gòu)及其電催化性能的研究 通過模板誘導(dǎo)生長(zhǎng)的方法,首次成功合成石墨烯負(fù)載的氫氧化鈷納米片。電化學(xué)測(cè)試分析顯示,rGO/α-Co(OH)2納米片析氧反應(yīng)的起始電壓比C0304納米顆粒的起始電壓以及α-Co(OH)2塊材的起始電壓都低。并且,當(dāng)電流密度為10mA/cm2時(shí),rGO/α-Co(OH)2納米片的過電勢(shì)分別比α-Co(OH)2塊材和C0304納米顆粒的過電位低50mV和130mV。此外,rGO/α-Co(OH)2納米片展現(xiàn)了強(qiáng)大的電催化反應(yīng)活性,質(zhì)量比活性比C0304納米顆粒的活性高了差不多有50倍�？梢灶A(yù)見,rGO/α-Co(OH)2納米片具有豐富的資源儲(chǔ)量、高效的析氧催化活性將在電催化水解領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：電解水 析氧過電位 γ-CoOOH納米片 rGO/α-Co(OH)_2 納米片 XAFS
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O614.812;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 引言10-11
• 1.2 納米材料簡(jiǎn)介11-16
• 1.2.1 納米材料結(jié)構(gòu)種類12-14
• 1.2.2 納米材料應(yīng)用情況14-16
• 1.3 納米材料催化劑簡(jiǎn)介16-24
• 1.3.1 納米催化劑種類17-18
• 1.3.2 納米材料催化劑制備方法18-19
• 1.3.3 納米金屬氧化物催化劑的制備19-22
• 1.3.4 納米材料催化劑表征方法22-24
• 1.4 石墨烯負(fù)載的納米材料研究進(jìn)展24-25
• 1.4.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)特性24
• 1.4.2 石墨烯及其負(fù)載納米材料在電極材料領(lǐng)域中的應(yīng)用24-25
• 1.5 鈷基納米材料研究進(jìn)展及本論文的研究工作25-27
• 第二章 CoOOH納米片電催化性能研究27-33
• 2.1 研究背景27
• 2.2 CoOOH納米片的制備27-28
• 2.3 樣品表征方法28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 α-Co(OH)_2納米片電催化性能研究33-40
• 3.1 研究背景33-34
• 3.2 α-Co(OH)_2納米片的制備34
• 3.3 樣品表征方法34-35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析35-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 石墨烯負(fù)載α-Co(OH)_2納米片電催化性能研究40-46
• 4.1 研究背景40-41
• 4.2 氧化石墨烯負(fù)載α-Co(OH)_2納米片的制備41
• 4.3 樣品表征方法41-42
• 4.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析42-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 總結(jié)與展望46-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 致謝52-53
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果53

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：氫氧化鈷納米片基電催化劑結(jié)構(gòu)與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：408837