本文關(guān)鍵詞：一維鈀碲納米線—還原氧化石墨烯復(fù)合物的制備及其電析氫性能研究

  更多相關(guān)文章： 鈀碲納米線 還原氧化石墨烯 電催化 析氫反應(yīng) 水解

【摘要】：氫氣作為一種清潔無污染、可儲、可運(yùn)輸、儲能密度大的可再生二次能源備受人們關(guān)注,它甚至被看做是最為理想的能源載體以及未來能源。在眾多氫氣制備技術(shù)中電解水制備氫氣法應(yīng)用最廣泛,它的優(yōu)點(diǎn)在于制備出的氫氣純度高、電解效率好、清潔無污染以及原料來源豐富等。但現(xiàn)階段的電解水制氫技術(shù)仍然不夠成熟,能耗高是限制其發(fā)展的最突出的問題。普遍認(rèn)為降低電解池陰極的析氫過電位就可以達(dá)到降低能耗的效果,所以當(dāng)前階段各種關(guān)于低成本高活性陰極析氫電極的開發(fā)以降低陰極析氫過電位的研究成為熱點(diǎn),并且設(shè)計合成出可以適用于任何pH環(huán)境中電催化析氫反應(yīng)的高活性,高穩(wěn)定性催化劑具有更重要意義。本論文從納米尺度上去設(shè)計催化劑結(jié)構(gòu),調(diào)控催化劑的組分可控制備了高質(zhì)量一維鈀碲納米線-還原氧化石墨烯復(fù)合物催化劑,在降低催化劑成本的同時最大化地發(fā)揮催化劑間的協(xié)同作用,提升催化劑的電催化析氫性能。本論文研究的內(nèi)容主要包括以下兩個部分:(1)在這篇文章中,發(fā)展了一種簡單的方法將PdTe納米線和還原氧化石墨烯結(jié)合,制備出PdTe NWs/rGO復(fù)合物作為一種優(yōu)異的析氫反應(yīng)催化劑,并采用TEM、HRTEM、XRD、Raman、XPS等手段對催化劑進(jìn)行表征和分析。(2)研究了催化劑組成和結(jié)構(gòu)以及循環(huán)伏安法刻蝕對不同pH條件下電化學(xué)析氫反應(yīng)的催化影響,系統(tǒng)地評價在酸性、堿性環(huán)境條件下部分催化劑的析氫行為,包括通過極化曲線討論催化劑活性,計時曲線評價催化劑穩(wěn)定性以及相關(guān)機(jī)理研究。電化學(xué)實驗的結(jié)果表明一維鈀碲納米線-還原氧化石墨烯復(fù)合物催化劑具有優(yōu)異的電化學(xué)析氫活性(電化學(xué)測試結(jié)果顯示Pd3.02Te NWs/rGO在堿性條件下的催化效果是起始點(diǎn)位達(dá)到了-7 mV,當(dāng)產(chǎn)生的電流密度達(dá)到10 mA cm-2,20 mA cm-2和100 mA cm-2時,所需的過電勢僅分別需要97 mV,154 mV,355 mV。酸性條件下,起始析氫電位僅為-6 mV,僅需48 mV的過電勢就能產(chǎn)生出10 mA cm-2的電流密度)和很高的穩(wěn)定性(酸堿性條件下,催化劑都能保持至少48小時穩(wěn)定)。為一維納米線負(fù)載型催化劑的合成提供了思路,而且為適用于酸、堿性條件下的高活性高穩(wěn)定性陰極析氫材料的設(shè)計合成奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：鈀碲納米線 還原氧化石墨烯 電催化 析氫反應(yīng) 水解
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2;O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章：緒論10-25
• 1.1 研究的背景與意義10-11
• 1.2 析氫電極材料概述11-21
• 1.2.1 一維鈀碲納米線12-15
• 1.2.2 石墨烯概述15-16
• 1.2.3 石墨烯基金屬納米復(fù)合材料研究進(jìn)展16-21
• 1.3 鈀碲納米線-還原氧化石墨烯析氫電極析氫電化學(xué)理論21-24
• 1.3.1 析氫過電位21-22
• 1.3.2 析氫可逆電位22
• 1.3.3 析氫動力學(xué)參數(shù)22-23
• 1.3.4 酸性和堿性條件下析氫機(jī)理23-24
• 1.4 課題設(shè)想24-25
• 第二章 實驗部分25-28
• 2.1 材料來源及實驗儀器25
• 2.1.1 實驗藥品材料來源25
• 2.1.2 實驗儀器25
• 2.2 電化學(xué)性能測試25-27
• 2.2.1 電極制備26
• 2.2.2 電化學(xué)刻蝕26
• 2.2.3 析氫性能測試26-27
• 2.3 樣品表征27-28
• 第三章 PdTe納米線和PdTe納米線-還原氧化石墨烯復(fù)合物的可控制備及表征28-36
• 3.1 催化劑的制備28-29
• 3.1.1 合成超細(xì)碲納米線28-29
• 3.1.2 合成多等級超細(xì)鈀碲納米線29
• 3.1.3 合成還原氧化石墨烯29
• 3.1.4 合成PdTe NWs/rGO復(fù)合物催化劑29
• 3.2 催化劑表征分析29-35
• 3.2.1 催化劑的透射電鏡及XRD衍射譜圖分析29-32
• 3.2.2 催化劑的拉曼譜圖分析32-33
• 3.2.3 催化劑的XPS譜圖分析33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 電極材料的析氫性能研究36-51
• 4.1 電化學(xué)刻蝕處理對納米線和復(fù)合物析氫性能影響36-38
• 4.2 組分調(diào)控對PdTe NWs/rGO復(fù)合物催化劑析氫性能的影響38-47
• 4.2.1 Pd含量對PdTe納米線析氫性能的影響38-39
• 4.2.2 還原氧化石墨烯對PdTe NWs/rGO復(fù)合物催化劑催化性能的影響39-40
• 4.2.3 Pd3.02Te納米線載量對Pd3.02Te NWs/rGO復(fù)合物催化劑催化性能的影響40-41
• 4.2.4 Pd3.02Te NWs/rGo復(fù)合物催化劑在堿性條件下的析氫性能研究41-43
• 4.2.5 Pd3.02Te NWs/rGo復(fù)合物催化劑堿性條件下的析氫機(jī)理研究43-45
• 4.2.6 Pd3.02Te NWs/rGo復(fù)合物催化劑在酸性條件下的析氫性能研究45
• 4.2.7 Pd3.02Te NWs/rGo復(fù)合物催化劑酸性條件下的析氫機(jī)理研究45-47
• 4.3 Pd3.02Te NWs/rGO電極的穩(wěn)定性47-49
• 4.3.1 循環(huán)伏安掃描穩(wěn)定性測試47-48
• 4.3.2 Pd3.02Te NWs/rGO電極在堿性條件下的恒電位長時間電解48
• 4.3.3 Pd3.02Te NWs/rGO電極在酸性條件下的恒電位長時間電解48-49
• 4.3.4 Pd3.02Te NWs/rGO電極穩(wěn)定性原因探討49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 在學(xué)期間的科研成果58-59
• 致謝59

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