過渡金屬磷化物納米材料由于其優(yōu)良電催化性能越來越受到電化學科研工作者的廣泛關注。本論文圍繞Ni、Fe基磷化物納米材料的合成、表征及其電催化析氫性能。具體研究內容如下:第一部分研究了不同相態(tài)鎳磷化物納米顆粒的可控合成方法以及它們的析氫電催化活性。通過改變P/Ni前驅體的比例控制合成鎳磷化物的相態(tài)。改變反應時間和中間合成步驟可以進一步純化小粒徑的Ni5P4相。小粒徑的Ni5P4比Ni12P5和Ni2P展現出更高的析氫活性,當負載量僅為0.12 mg cm-2時僅僅需要103 mV的過電勢就可以獲得10mA cm-2的析氫電流密度,且Tafel斜率也僅為51 mV dec-1。這主要是因為Ni5P4本身具有特殊的電子結構和制備出的納米晶粒徑較小使得催化劑暴露了更多的活性位點。所以納米顆粒的相態(tài)和形貌是影響電化學活性的關鍵因素。之后系統研究了不同的金屬摻雜到FeP納米顆粒中對電化學析氫反應催化活性的影響。通過摻雜Co,Cu,Mn到FeP納米顆粒中,分別得到Co-Fe-P、Cu-Fe-P和Mn-Fe-P三元磷化物,額外的金屬引入改變了原來FeP的表面電子狀態(tài),從而提高析氫活性。這其中Co-Fe-... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３可用于構建非貴金屬氫析出反應（ＨＥＲ）和氧析出反應（ＯＥＲ）電催化劑的元素⑶??Ｆｉｇ．１－３?Ｅｌｅｍ?

Ｆｉｇ．?１－４?Ｃｒｕｓｔａｌ?ａｂｕｎｄａｎｃｅ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｓ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ＨＥＲ?ａｎｄ?ＯＥＲ?ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ?（ｍａｓｓ??ｆｒａｃｔｉｏｎ）⑶??圖１－４比較了?Ｐｔ和六種過渡金屬元素在地殼中的豐度，可以得到一些結論：首先??Ｐｔ的豐度是３．７Ｘ１０＿６％，這比其他非貴金屬元素小幾個數量級，地殼中含量非常??少，這也跟Ｐｔ的價格是最昂貴是一致的其次是其余六種非貴金屬按豐度排序??是Ｗ?＝?Ｍｏ?＜?Ｃｏ?＜?Ｃｕ?＜?Ｎｉ?？?Ｆｅ。我們在設計制備非貴金屬催化劑時要綜合考察價格??和豐度的影響。為了降低電解水制氫的成本，大力發(fā)展高效的Ｆｅ基和Ｎｉ基電催化??劑是最有前景的途徑替代貴金屬催化劑。下面主要對過渡金屬分別于硫（Ｓ）、氮??（Ｎ）、硼（Ｂ）、碳（Ｃ）和硒（Ｓｅ）結合形成的化合物進行簡單分總結，而與磷（Ｐ）構成的磷??化物納米材料在１．４節(jié)重點討論。??１．３．１金屬硫化物??人們發(fā)現功能性生物催化劑是實現大規(guī)模可持續(xù)制氫的重要進展。盡管在自然界??中存在能夠催化ＨＥＲ的硝基酶和氫化酶，但想要基于酶作為催化劑想要大力發(fā)展高水??平制氫產業(yè)是不可能的，這是因為酶在極端條件下很容易失去活性由于固氮酶和??氫化酶和金屬硫化物有相似的結構，所以針對金屬磷化物作為析氫材料的研宄也就逐??漸增多了

Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｒｉｃｈ?ｐｈｏｓｐｈｉｄｅｓ［３】??較長的磷的原子半徑（０．１０９?ｎｍ）使得磷化物一般都是三棱柱結構，同時這些棱??柱傾向于形成一個各向同性的晶體結構（如圖１－５所示）。與金屬硫化物中的分層結構??不同，這種特殊結構會造成催化劑表面暴露出很多不飽和狀態(tài)的原子，為催化反應提??供很多的吸附位點，因此過渡金屬磷化物本身具有很高的催化活性［３９］。由于其特殊的??９??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3464659