【摘要】：隨著世界人口的飛速增長(zhǎng),現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于能源的需求也日益增長(zhǎng)�；茉词悄壳爸饕玫哪茉�,但化石能源大量消耗得不到補(bǔ)充的同時(shí)還帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。于是,尋找一種新型的可再生的清潔能源顯得至關(guān)重要。氫氣由于其熱值高,無(wú)污染,來(lái)源廣泛等特點(diǎn)被廣泛認(rèn)為是一種有希望替代化石能源的新型能源。在眾多制備氫氣的方法中,電催化分解水因其可以得到純凈的氫氣不產(chǎn)生其他副產(chǎn)物而備受關(guān)注。目前最高效的催化劑大多是貴金屬鉑、銥、釕族化合物,價(jià)格昂貴無(wú)法適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn),因此制備合成價(jià)格低廉儲(chǔ)量豐富的過(guò)渡金屬化合物取代貴金屬催化劑成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)通過(guò)電沉積的方法在泡沫鎳上制備Co-P前驅(qū)體,經(jīng)過(guò)常溫下的選擇性酸堿處理后用于在不同pH條件下的析氫反應(yīng)(HER)。堿處理之后的CoxOy/NF電極可以在堿性條件下析氫,且只需要80mv的過(guò)電勢(shì)就可以得到10mA/cm2的電流。而酸處理之后的Co-Pi/CoP/NF電極在酸性條件下只需要112 mV的過(guò)電勢(shì)就可以得到10 mA/cm2的析氫電流。而且CoxOy/NF電極在堿性電解液中還具有析氧反應(yīng)(OER)活性,只需要378mV的過(guò)電勢(shì)就可以得到10mA/cm2的電流。CoxOy/NF與Co-Pi/CoP/NF電極在相應(yīng)的電解液中都具有非常好的時(shí)間穩(wěn)定性以及循環(huán)穩(wěn)定性,解決了前驅(qū)體不具備的穩(wěn)定性問(wèn)題。在析氫過(guò)程中,+2價(jià)與+3價(jià)鈷的協(xié)同作用是催化劑較高催化活性的關(guān)鍵,催化劑中磷酸鈷的引入也可能引起人們對(duì)過(guò)渡金屬磷酸鹽催化析氫的關(guān)注與研究。(2)通過(guò)水熱法合成了鎳鉬氧前驅(qū)體,在不同溫度下用氨氣將前驅(qū)體氮化得到不同的鎳鉬氮化合物NiMoN-500,NiMoN-600,NiMoN-700以及NiMoN-800。一系列的鎳鉬氮化合物在堿性電解液中均同時(shí)具有電化學(xué)析氫以及析氧活性。其中NiMoN-700只需要210 mV的過(guò)電勢(shì)就可以得到10 mA/cm2的析氧電流,是一種非常高效的OER催化劑。NiMoN-700良好的導(dǎo)電性以及較大的電化學(xué)活性面積是OER性能優(yōu)異的主要原因,雙金屬的協(xié)同作用也在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
【圖文】：

１．３．１．１過(guò)渡金屬硫化物逡逑鎳、鈷作為價(jià)格低廉的過(guò)渡金屬，其硫化物種類多樣，，形貌多變但可調(diào)控，逡逑導(dǎo)電性良好且易于制備，這些特點(diǎn)導(dǎo)致人們對(duì)其進(jìn)行了深入的研究。圖１－２中展逡逑示了邋Ｌｉａｎｂｏ邋Ｍａ等［３８１通過(guò)在泡沫鎮(zhèn)表面先合成超薄的鏡鈷雙層氧氧化物（ＮｉＣｏ—逡逑ＬＤＨ）片，再將合成的ＮｉＣｏ—ＬＤＨ在不改變自身形貌的基礎(chǔ)上進(jìn)行硫化得到超逡逑薄的自組裝ＮｉＣ0２Ｓ４超薄納米片的制備過(guò)程。從圖１－３中可以看出這種超薄的逡逑ＮｉＣ0２Ｓ４納米片具有優(yōu)異的電催化析氫性能，在析氫電流達(dá)到ｌＯｍＡ／ｃｍ２時(shí)只需逡逑要６５邋ｍＶ過(guò)電勢(shì)。如此優(yōu)異的電催化析氫性能主要是由于催化劑本身良好的導(dǎo)逡逑電性，通過(guò)雙電層電容的計(jì)算也證明催化劑也具有較大的電化學(xué)比表面積。不僅逡逑如此，ＮｉＣｏ２Ｓ４還具有非常好的穩(wěn)定性，無(wú)論是通過(guò)計(jì)時(shí)電流法測(cè)得的電流穩(wěn)定逡逑性還是經(jīng)過(guò)多次彎折之后的極化曲線對(duì)比，均說(shuō)明了這一點(diǎn)。逡逑編歓｜｜＾側(cè)逡逑＾逡逑Ｎｉ邋ｆｏａｍ邐；邋ＮｉＣｏ－ＬＤＨ／Ｎｉ邋ｆｏａｍ邋＼邐ＮｉＣｏ２Ｓ４／Ｎｉ邋ｆｏａｍ逡逑ｉＨｉ邋ｉＢｉｉ逡逑圖１－２邋（ａ）兩步法制備ＮｉＣｏ－ＬＤＨ和ＮｉＣｏ２Ｓ４示意圖

中的腐蝕情況各不相同，因此發(fā)明一種不僅僅適用于單純的強(qiáng)堿或者強(qiáng)酸電解液逡逑而且可以在中性、弱酸性、弱堿性條件下都能穩(wěn)定發(fā)揮催化作用的多功能催化劑逡逑顯得尤為關(guān)鍵。圖１－５中可以看出，Ｒｕｉ邋Ｚｈａｎｇ等發(fā)現(xiàn)，ＮｉＣｏ２Ｐｘ不僅僅在強(qiáng)堿（１逡逑Ｍ邋ＫＯＨ）溶液中具有較好的催化性功能（^u啟電勢(shì)ｔ＾ＩＩ邋ｍｖ，過(guò)電勢(shì)ｒｐ0＝５８邋ｍＶ），逡逑在強(qiáng)酸（０．５ＭＨ２Ｓ0４，邋ＴｌＨ）＝１０８ｍＶ）、中性（ＰＢＳ邋緩沖溶液，ｒｉＫ）＝６３ｍＶ）電解液逡逑中均表現(xiàn)出很高的催化活性，甚至在某些指標(biāo)中較之鉑電極更加優(yōu)異［３９】。逡逑ｍｍ逡逑＿邋＿邋｜＾｜逡逑圖１－４邋（ａ）邋ＣｏＰ、，ＮｉＰｘ，邋ＮｉＣｏ２Ｐ、的Ｘ射線衍射圖譜，ＮｉＣｏ：Ｐｊ々（ｂ）掃描電子逡逑顯微鏡照片，（ｃ）邋Ｎｉ，邋Ｃｏ，邋Ｐ的元素分析照片，（ｄ）邋ＥＤＸ能譜，（ｅ）高分辨透射逡逑電子顯微鏡照片，（ｆ）電子衍射圖譜逡逑Ｆｉｇｕｒｅ．邋１－４邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｓ－ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ｐｈｏｓｐｈｉｄｅｓ，邋ａ）邋ＸＲＩ）邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ逡逑ＮｉＰｘ
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李丹;梁吉艷;崔麗;黃開(kāi)拓;高陸璐;;電催化反硝化處理水中硝酸鹽的研究進(jìn)展[J];環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì);2016年12期

2 王存海,王懷宇;吡啶生產(chǎn)哌啶的新工藝[J];邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期

3 江琳才;間接電催化[J];周口師專學(xué)報(bào);1996年03期

4 李宏;蔡文斌;;能源與電催化的碰撞——第一屆能源電催化青年科學(xué)家論壇會(huì)議評(píng)述[J];電化學(xué);2018年02期

5 董斌;胡文慧;韓冠群;柴永明;劉晨光;;碳基硫化鉬電催化制氫催化劑的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2016年15期

6 溫涵;;生物電催化系統(tǒng)在健康領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J];傳感器世界;2016年11期

7 滑世新;曲丹;安麗;席廣成;陳戈;李釩;周志軍;孫再成;;高分散超薄二硫化鉬/硫、氮共摻碳復(fù)合材料的電催化析氫性能（英文）[J];催化學(xué)報(bào);2017年06期

8 許勁松;;用于有機(jī)合成的電催化[J];化學(xué)工程師;1990年03期

9 ;電催化可促進(jìn)綠色轉(zhuǎn)變[J];中外能源;2017年06期

10 胡曉洪;徐廷國(guó);安太成;張茂林;盛國(guó)英;傅家謨;;負(fù)載納米TiO_2活性炭的原位電催化再生研究[J];中國(guó)給水排水;2007年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 孫世剛;;微觀尺度電催化:從原子排列結(jié)構(gòu)明確的單晶表面到納米結(jié)構(gòu)表面體系[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

2 孫世剛;;微觀尺度電催化:從原子排列結(jié)構(gòu)明確的單晶表面到納米結(jié)構(gòu)表面體系[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

3 饒?jiān)?王陽(yáng);馬驍;劉卉;邵曉東;吳明鉑;;氮摻雜石油焦基碳量子點(diǎn)的高效制備及其電催化析氫性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十九分會(huì)：電化學(xué)材料[C];2016年

4 莊林;金婧;Héctor D. Abru濼a;;電催化協(xié)同效應(yīng)的直接觀測(cè)[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

5 孫世剛;范純潔;李君濤;田娜;黃偉;李永軍;周新文;周志有;姜艷霞;;有序結(jié)構(gòu)納米材料電催化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

6 劉勇;劉嵐;李瑞楨;張敬東;;鈀修飾石墨烯/泡沫鎳電極的制備及其用于4-氯酚電催化脫氯的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第23分會(huì)：電催化與潔凈能源電化學(xué)轉(zhuǎn)化[C];2014年

7 葉一星;蒯龍;耿保友;;簡(jiǎn)易合成Fe_3O_4-Co_3O_4Yolk-Shell結(jié)構(gòu)及其電催化ORR性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第8分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

8 盛江峰;張誠(chéng);馬淳安;王曉娟;;介孔結(jié)構(gòu)碳化鎢在對(duì)α-硝基萘電還原過(guò)程中的電催化行為[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

9 郭軍坡;王杰;吳則星;雷文;朱靜;王得麗;;鉬基化合物的可控合成及其電催化析氫性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十九分會(huì)：電化學(xué)材料[C];2016年

10 張治平;朱威;張亞文;;銥銅多孔性納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其電催化析氧反應(yīng)性[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——k納米無(wú)機(jī)化學(xué)[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 陳為;二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化研究取得進(jìn)展[N];上�？萍紙�(bào);2017年

2 記者 許琦敏;溫室氣體高效變身化學(xué)品獲進(jìn)展[N];文匯報(bào);2017年

3 文言;電催化材料設(shè)計(jì)取得新進(jìn)展[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2015年

4 記者 劉志強(qiáng);我電催化析氫材料設(shè)計(jì)取得突破性進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 謝曉;二氧化鉬及其復(fù)合材料的制備與電催化制氫性能的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 張玉霞;鈷系化合物材料的制備及其在電催化水氧化方面的應(yīng)用[D];北京理工大學(xué);2015年

3 杜世超;鐵系金屬化合物電催化分解水制氧性能及機(jī)制研究[D];吉林大學(xué);2016年

4 周淼;膠體過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔�、磷化物納米材料的可控制備及電催化析氫性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2017年

5 孫宇宏;幾種神經(jīng)遞質(zhì)電化學(xué)傳感器構(gòu)置及應(yīng)用研究[D];西北大學(xué);2013年

6 李雙;二維晶體的功能性設(shè)計(jì)及其在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

7 張彪彪;過(guò)渡金屬配合物修飾的光、電催化水氧化電極的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 徐彬;新型碳納米材料在電化學(xué)傳感和超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2011年

9 夏豐杰;在水熱合成的納米碳載體和非傳統(tǒng)環(huán)境下鈀的電催化[D];武漢理工大學(xué);2013年

10 袁麗霞;電催化水蒸汽重整生物油及乙醇制氫的基礎(chǔ)應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳政;鈷基催化劑、鎳鉬氮電催化材料的制備及其電催化分解水性能的研究[D];南京大學(xué);2018年

2 唐玲芝;具有催化制氫性能的鐵、銅、鎳、鈷配合物的設(shè)計(jì)、合成與研究[D];華南理工大學(xué);2017年

3 付靈芝;具有電催化水分解性能的鈷、鐵配合物的設(shè)計(jì)、合成與研究[D];華南理工大學(xué);2016年

4 袁慧清;乙氧基羰基取代咔咯與卟啉鈷配合物光、電催化制氫的研究[D];華南理工大學(xué);2017年

5 李丹;電催化反硝化去除水中硝酸鹽實(shí)驗(yàn)研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2017年

6 胡文慧;碳基硫化鉬電催化制氫催化劑的制備及性能研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2016年

7 袁實(shí);電催化臭氧水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究[D];清華大學(xué);2014年

8 朱濤;水體中難降解有機(jī)污染物的電催化降解技術(shù)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2011年

9 曹潔萍;具有電催化產(chǎn)氫性能鎳、銅、鈷和鉬配合物的設(shè)計(jì)、合成與研究[D];華南理工大學(xué);2015年

10 王歡;基于含酚廢水處理的改性MnO_x/Ti電催化膜的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2706415