發(fā)布時間：2020-05-17 12:33

【摘要】：世界能源危機和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題已引起全人類的高度重視,尋找清潔、可再生能源替代化石能源成為科學(xué)界重點關(guān)注的問題。其中,氫氣由于其高清潔度、高能量密度和可再生性,一直被認(rèn)為是替代化石燃料的有效能源。電化學(xué)水分解(2H2O→2H2 + O2)制備的高純度氫氣可滿足對綠色能源的需求。目前,貴金屬單質(zhì)及其氧化物是最有效的電解水催化劑,但因其稀缺性和高成本嚴(yán)重限制了其大規(guī)模應(yīng)用。開發(fā)新型廉價、高效的過渡金屬催化劑一直是近年來的研究熱點。本文主要以Co基雙金屬氧化物和硒化物為研究對象,通過可控制備并研究其堿性溶液中的電化學(xué)性能。通過不同改性處理、結(jié)構(gòu)調(diào)控,獲得了多種低成本、高性能及高穩(wěn)定性的電解水催化劑,并通過一系列電化學(xué)表征,對催化反應(yīng)機理進行了充分探討。(1)在不同氧化還原性氣氛中退火處理NiCo-OH得到NiCo2O4納米條,通過XPS和EPR等數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)樣品中存在一定的氧空位。堿性條件下的電解水析氫實驗表明,富含氧缺陷修飾的NCo2O4材料HER性能很好,且催化劑的穩(wěn)定性能優(yōu)異。惰性氣體中制備的樣品HER性能(103 mV驅(qū)動10 mA cm-2)是空氣氛圍中樣品性能(224 mV驅(qū)動10 mAcm-2)的兩倍,證明了通過修飾材料內(nèi)部結(jié)構(gòu),電催化水析氫性能得到顯著提升。這歸因于NCo2O4中氧空位引起導(dǎo)電性的增加和電化學(xué)活性位點充分暴露,提高了電荷傳輸效率從而促進催化反應(yīng)。(2)以金屬有機物MnCo-乙醇酸鹽為前驅(qū)體,熱退火得到核殼結(jié)構(gòu)的MnSe2/CoSe2(MnCo-Se)微米球體。我們系統(tǒng)地比較了 MnCo-Se與其相應(yīng)的MnCo-O和MnCo-OH的催化性能,結(jié)果表明,歸因于材料固有的高電導(dǎo)率和高活性表面積,MnCo-Se在OER和HER中都表現(xiàn)出最優(yōu)性能。通過SEM、XPS及電化學(xué)技術(shù)等進一步研究了 OER上MnCo-Se的結(jié)構(gòu)和組成變化,并討論了增強活性的可能機制,證明Mn和Co之間的協(xié)同作用降低了催化劑的能壘,并有助于穩(wěn)定材料。此外,組裝成MnCo-Se雙電極體系用于全解水反應(yīng)時,在1.66 V的電位下能驅(qū)動50 mA cm-2的電流密度,該性能甚至優(yōu)于Pt/C||RuO2電極。
【圖文】：

圖１－２酸性溶液中ＨＥＲ反應(yīng)機理［３２］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＨＥＲ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ａｃｉｄｉｃ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋＂逡逑如圖１－２，，整個電解水過程陰極表面的析氫過程一般分為三個步驟ｌ３Ｗ５１：逡逑５逡逑

過渡金屬與非金屬（Ｂ、Ｃ、０、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ等）形成的化合逡逑物比單純的金屬單質(zhì)或合金具有更高的電催化活性｜５％２１。目前研[偟模偷愫腿鵲沐義弦彩欽飫嗷銜鎩Ｈ繽跡保常戀諞還山鶚羧紓疲�、Ｃｆ|ⅲ危欏ⅲ停畹紉丫艿攪隋義瞎惴汗刈ⅲ擔(dān)場ⅲ叮保叮礎(chǔ)⒔�，阳ａｈe叮擔(dān)蕕熱松稈×隋澹常擔(dān)埃爸秩鶚粞躉锏拇呋钚藻義希稿義

本文編號：2668556