發(fā)布時(shí)間：2017-08-29 05:19

  本文關(guān)鍵詞：新型催化劑的合成及其催化電解水性能的研究

  更多相關(guān)文章： 氫能源 電解水 過渡金屬氧化物 氧析出 氫析出

【摘要】：不斷增長(zhǎng)的能源需求、日益嚴(yán)重的環(huán)境問題及其化學(xué)燃料的過度使用和殆盡刺激全世界去尋找清潔和可持續(xù)發(fā)展的新能源,因此,氫能源—被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最理想、最清潔的能源—進(jìn)入了科學(xué)家們的眼球,成為現(xiàn)階段研究和探索的熱點(diǎn),利用電解水技術(shù)產(chǎn)生氫能源也成為了世人關(guān)注的焦點(diǎn)之一。本論文以催化活性高、過電位低、穩(wěn)定性優(yōu)良的過渡金屬氧化物、氫氧化物作為催化劑為主題,采用簡(jiǎn)單的合成方法制備Co Fe-LDH、Co3O4@Ni、Ni Mo O4@Ni電解水催化劑。通過XRD、SEM、HRTEM、XPS、氮?dú)馕摳綔y(cè)試等方法,對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析。同時(shí),通過線性掃描伏安法、計(jì)時(shí)電流法、阻抗測(cè)試等對(duì)材料的電解水性能進(jìn)行了研究,具體研究包括以下幾個(gè)方面:1.用低溫回流法制備了介孔片狀的Co Fe-LDH納米材料,通過對(duì)該材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征,結(jié)果表明Co Fe-LDH催化劑有較好的氧析出催化性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性;同時(shí),合成了一系列不同金屬離子比例(Co:Fe)的催化劑,研究其催化性能,結(jié)果表明,當(dāng)Co:Fe=4:1時(shí),氧析出催化性能最佳。2.采用簡(jiǎn)單的水熱合成法,將Co3O4直接生長(zhǎng)在Ni foam上,命名為Co3O4@Ni;通過SEM表征,清楚地看到具有海膽狀的球形納米材料均勻的生長(zhǎng)在Ni foam上,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Co3O4@Ni催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的氧析出和氫析出性能。與Co3O4納米顆粒相比,Co3O4@Ni的優(yōu)異的性能可能歸功于優(yōu)異導(dǎo)電性的基底、獨(dú)特的形貌和介孔的結(jié)構(gòu)。3.通過水熱合成的方法制備了多種的Ni Mo O4@Ni納米材料。利用不同的溶劑對(duì)其形貌進(jìn)行控制,獲得了具有球形、片狀、納米棒狀的Ni Mo O4。電化學(xué)結(jié)果表明,球形Ni Mo O4催化劑具有突出的催化電解水的性能,同時(shí),與已報(bào)道的催化劑相比,該催化劑表現(xiàn)出更低的起始電位和更好的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：氫能源 電解水 過渡金屬氧化物 氧析出 氫析出
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-27
• 1.1 引言8-9
• 1.2 電解水的原理9-10
• 1.3 催化劑材料的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.3.1 氧析出催化劑10-13
• 1.3.1.1 貴金屬催化劑11-12
• 1.3.1.2 非貴金屬催化劑12-13
• 1.3.2 氫析出催化劑13-18
• 1.3.2.1 貴金屬催化劑14-15
• 1.3.2.2 非貴金屬催化劑15-18
• 1.4 本文的研究目的和意義18-20
• 參考文獻(xiàn)20-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及表征方法27-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器設(shè)備27-29
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品27-28
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備28-29
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)分析和表征方法29-30
• 2.2.1 X射線粉末衍射儀29
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡29
• 2.2.3 比表面分析儀29-30
• 2.2.4 X射線光電子能譜30
• 2.2.5 紅外光譜30
• 2.3 材料的電化學(xué)性能測(cè)試30-32
• 2.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試30-31
• 2.3.2 線性掃描伏安法31
• 2.3.3 計(jì)時(shí)電流法31
• 2.3.4 交流阻抗法31-32
• 第三章 二維的Co Fe水滑石的的制備及其氧析出性能32-41
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33
• 3.3 結(jié)果與討論33-37
• 3.3.1 水滑石的XRD和FI-IR分析33-34
• 3.3.2 水滑石的的BET比表面分析34-35
• 3.3.3 水滑石的SEM和TEM分析35
• 3.3.4 水滑石的電化學(xué)分析35-37
• 3.4 結(jié)論37-38
• 參考文獻(xiàn)38-41
• 第四章 三維的Co_3O_4的制備及其催化電解水性能研究41-56
• 4.1 前言41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42
• 4.3 結(jié)果與討論42-50
• 4.3.1 Co_3O_4的XRD、BET、FI-IR分析42-43
• 4.3.2 Co_3O_4的XPS分析43-44
• 4.3.3 Co_3O_4的SEM和TEM分析44-45
• 4.3.4 Co_3O_4的電化學(xué)性能分析45-50
• 4.4 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 第五章 可控合成多孔NiMoO_4納米陣列作為高效氫析出和氧析出催化劑56-70
• 5.1 引言56-57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分57
• 5.3 結(jié)果與討論57-65
• 5.3.1 NiMoO_4的XRD、FI-IR、比表面分析57-59
• 5.3.2 NiMoO_4的SEM和TEM分析59-61
• 5.3.3 NiMoO_4的XPS分析61-62
• 5.3.4 氫析出反應(yīng)62-63
• 5.3.5 氧析出反應(yīng)63-64
• 5.3.6 活性位的測(cè)試64-65
• 5.4 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 結(jié)論與展望70-71
• 攻讀碩士期間取得的科研成果71-72
• 致謝72

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