【摘要】：電解水制氫技術清潔、高效,是解決能源不足和環(huán)境污染問題的理想方案之一,但是過高的成本限制了電解水制氫的工業(yè)應用。為了降低成本,研究人員致力于尋找在酸性條件下穩(wěn)定且價格低廉高效的可替代鉑的電析氫催化劑。二氧化鉬(MoO_2)的導電性良好,化學性質穩(wěn)定和抗酸腐蝕等特性吸引人們將其用做電解水制氫陰極材料,但是活性位點較少阻礙其進一步發(fā)展。本課題主要研究合成高性能穩(wěn)定的MoO_2析氫材料,包括以下兩個部分:1.通過簡單易操作的高溫煅燒法一步將MoO_2擔載于磷摻雜碳納米管(P-CNTs)上(MoO_2/P-CNTs),研究了其析氫活性。2.以制備超小納米顆粒為出發(fā)點,第一次提出用納米Cu來調節(jié)納米顆粒的大小。以PDDA/rGO為載體,通過納米Cu調節(jié)法在其表面控制合成超小MoO_2納米顆粒(MoO_2/PDDA-rGO),對其HER性能進行了深入的研究,并提出了超小MoO_2納米顆粒形成的機理。合成的MoO_2/P-CNTs起始析氫電位低為-78 mV,Tafel斜率為45 mV dec-1,交換電流密度為0.27 mA cm-2,恒電壓下電流密度可以保持50小時內沒有衰減,循環(huán)伏安5000次前后的極化曲線圖能夠重合;制備的MoO_2/PDDA-rGO展現(xiàn)出高于MoO_2/P-CNTs的HER性能,起始析氫電位低至-42 mV,計算的Tafel斜率僅42 mV dec-1,交換電流密度為0.52 mA cm-2,電化學活性面積高達1076 cm2,恒電流與恒電壓穩(wěn)定性可以保持超過40小時而沒有性能衰減,穩(wěn)定性測試后MoO_2/PDDA-rGO材料維持原來的形貌、結構特征。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O643.36;TQ116.2
【圖文】：

燃燒使用會引起環(huán)境污染等問題。社會各行各業(yè)的發(fā)展都離利用清潔可再生的二次能源無疑是應對能源危機和環(huán)境問一種理想的能量載體，其高效、清潔、無碳排放、并且可點，使得它在眾多的二次能源中脫穎而出，并被認為是解方案。氣不能現(xiàn)取現(xiàn)用，必須經(jīng)過一定方式生產(chǎn)出來以備需要。術實現(xiàn)大規(guī)模制備高純氫。目前常見的產(chǎn)氫方式有: 一次能氫[6]、太陽能制氫[7-9]、生物質制氫[10]、電解水析氫[11-13]。超過 95%的氫氣依賴于一次能源轉換制備，很明顯與開發(fā)背道而馳，不能真正解決能源危機和環(huán)境污染等問題；而重要的工業(yè)制氫技術，所占比重達到了 4%，而且制備過、制取的氫氣純度高、原料來源廣泛，備受人們青睞。但 200 年以來，高能耗、高成本限制了其大規(guī)模應用，是實虎。如何降低其能耗，適當節(jié)省成本以便符合當下經(jīng)濟觀

的實質 所示，電解水裝置有三個部件：電解質，陰極和陽極。，電解水分為兩個半反應，陰極上產(chǎn)生氫氣，而陽極上質：陰極 4H++4e-→2H2陽極 2H2O → 4H++O2+4e-性電解質：陰極 4H2O+4e-→ H2+4OH-陽極 4OH-→ H2O + O2+2e-2H2O → 2H2+ O2，無論在酸性、中性還是堿性電解質中，其實質都是電了盡可能地減小溶液電阻，利于離子以及電子等的傳輸。

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本文編號：2735000