隨著對化石燃料的需求和消耗增加,發(fā)展能量轉(zhuǎn)化和存儲技術迫在眉睫。電解水作為一種有效的能量轉(zhuǎn)換技術已經(jīng)吸引了極大的關注。水分解包括兩個半反應:析氫反應（HER）和陽氧反應（OER）,然而電極反應的緩慢動力學抑制了水分解的整體效率,導致產(chǎn)生過大的超電勢。盡管一些貴金屬基催化劑已顯示出高效的電催化性能,但高成本和稀缺性阻礙了其商業(yè)化應用。因此,迫切需要開發(fā)價格低廉、高效穩(wěn)定的過渡金屬基電催化劑,其中,鎳、鈷作為地球上儲量豐富的元素,已廣泛用于電催化材料的研究。鎳、鈷基催化劑包括氧化物、硫化物、磷化物、層狀雙氫氧化物和金屬有機框架等多種形式,有望取代貴金屬基材料成為新一代電催化劑。本論文以鎳、鈷基材料作為研究對象,采用離子調(diào)控策略制備出具有高活性的電催化劑,同時探索了其催化機理。本論文具體研究內(nèi)容如下:（1）我們以Co3O4作為前驅(qū)體,通過簡單的氫氣處理將豐富的氧缺陷限制在Co3O4納米顆粒中。氧缺陷的引入使Co3O4中部分鈷的價態(tài)從Co3+降到Co2+,由于Co3O4四面體框架中的Co2+往往會形成活性物質(zhì)羥基氧化鈷,因此提供更多的活性位點。此外,電導率測試證實隨著氧缺陷的含量增加,電子傳輸... 

【文章來源】：浙江理工大學浙江省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１在酸性水電解槽中，基于雙功能活性催化劑上發(fā)生的電化學析氫和析氧反應原理??的示意圖［４３］

ＭＨａｄｓ?＋?Ｈ＋?＋?ｅ?—?Ｍ?＋?Ｈ２（酸性介質(zhì)）??ＭＨａｄｓ?＋?Ｈ２０?＋?ｅ?—?Ｍ?＋?ＯｔＴ＋Ｈ２（堿性介質(zhì)）??或者Ｔａｆｅｌ反應（化學解吸）??２ＭＨａｄｓ?—?２Ｍ?＋?Ｈ２??￣?／＼ｐｔ??ｉ?－４：?ＡＵ／＾??ｓ�！叮�?７＃?＼??Ｉ?－８?－ｐｂ〇？?Ｍ°＼Ｔａ??－１０?－Ｔ／ｌｎ?＼??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??ＥＭ?ｕ?／?ｋｃａｌ?ｍｏｌ－１??圖２．２酸性介質(zhì)屮金屬電極上ＨＥＲ的火山曲線。交換電流密度．／〇的對數(shù)相對于每個金屬表??面的Ｍ－Ｈ鍵能作圖［２５］。??Ｆｉｇ．?２．２?Ｖｏｌｃａｎｏ?ｃｕｒｖｅ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＨＥＲ?ｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ?ｉｎ?ａｃｉｄｉｃ?ｍｅｄｉａ．?Ｔｈｅ?ｌｏｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｃｈａｎｇｅ??ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｊ〇?ｉｓ?ｐｌｏｔｔｅｄ?ｖｅｒｓｕｓ?ｔｈｅ?Ｍ－Ｈ?ｂｏｎｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｆｏｒ?ｅａｃｈ?ｍｅｔａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ１＇＾．??眾所周知，電極材料對ＨＥＲ的催化活性取決于其電子結(jié)構。如圖２．２所示，??Ｔｒａｓａｔｔｉ圖闡述了在酸性條件下不同金屬交換電流密度的對數(shù)（ｌｏｇ?＿／？）１』金屬－氫??（Ｍ－Ｈ）結(jié)合力的關系［２５，２６］。雖然火山丨丨丨丨線可以快速比較出不Ｍ金Ｍ的活性，但是??所報道的關于ＨＥＲ動力學隨Ｍ－Ｈ鍵能Ｍ（或金屬屬性）變化的火山圖通常沒冇考??８??

Ｍ?＋?〇２?或?Ｍ０?＋?Ｈ２０?—?Ｍ?＋?０２?＋?２Ｈ＋?＋?２ｅ－??０．０????〇．１?卜?ＵＯ??０?２?￣?Ｐｔｏ．－?？ｌｒ＾Ｖ??＞?Ｌ?ＮｉＯｒ?／?＼??Ｐ?ｒ＊?／?ｊ??－〇．４??０．５?ｈ?—?ＸｘＦｅ３Ｏａ！??０．６?二?／?叫?Ｘ?｜??Ｌ?ｒ??〇?７?＇?ｉ?ｉ?ｉ?ｌ?ｉ?１?ｉ?？?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?；??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０??－ＡＨ，０?／?ｋＪ?ｍｏｌ＇??圖２．３火山圖顯示了在酸性（■）和堿性（□）溶液中金屬氧化物表面上產(chǎn)生０２的活性與溶液中??氧化物轉(zhuǎn)變焓之間的關系。在０．１?ｍＡｘｎＶ２電流密度下測量的過電勢［２５］。??Ｆｉｇ．?２．３?Ｖｏｌｃａｎｏ?ｐｌｏｔ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ａｃｔｉｖｉｔｙ?ｆｏｒ?Ｏ：?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｓｕｒｆａｃｅｓ?ｖｅｒｓｕｓ?ｔｈｅ??ｅｎｔｈａｌｐｙ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｘｉｄｅ?ｉｎ?ａｃｉｄｉｃ?（■）?ａｎｄ?ｂａｓｉｃ?（□）?ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．?Ｏｖｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｍｅａｓｕｒｅｄ??ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｔｏ?０．１?ｍＡ?ｃｍ＇２?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ１２５１．??圖２．３顯示了在酸性或堿性條件下，元素周期表中第？行過渡金ＨＫ化物表??９??


本文編號：3498329