發(fā)布時(shí)間：2021-01-22 19:08

　　近年來,能源短缺以及化石燃料的大量使用造成的環(huán)境問題引起了人們的廣泛關(guān)注。因此,開發(fā)高效、無污染、可再生的新型能源來替代傳統(tǒng)的化石燃料成為科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。氫能源作為一種具有代表性的新型清潔能源,其熱值高且無污染,在未來有望替代傳統(tǒng)化石燃料。電催化水產(chǎn)氫具有高效清潔、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),成為制氫的重要途徑。目前,電催化水分解過程主要依靠傳統(tǒng)貴金屬基催化劑（Pt、Ir、Ru等）,其催化活性高,性能穩(wěn)定,但這些貴金屬較為稀缺、價(jià)格昂貴,使其不能大規(guī)模應(yīng)用。因此,開發(fā)高效、穩(wěn)定、的非貴金屬基電催化劑具有重要意義。近幾年來,針對(duì)高效電催化劑研究已取得一些進(jìn)展,但與貴金屬基電催化劑相比,催化性能仍有一些差距,尤其是在HER催化方面,達(dá)到商業(yè)Pt/C催化劑的催化效果較難。本文選擇儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、性能良好的鉆基氫氧化物微納材料為研究對(duì)象,通過對(duì)其形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)制備出性能優(yōu)異的電催化材料,通過對(duì)材料的<物相、形貌以及化學(xué)態(tài)等進(jìn)行表征,對(duì)所得的納米材料的電催化性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)研究并探究其電催化反應(yīng)過程的機(jī)理。1.基于界面設(shè)計(jì)合成Co（OH）2/Ag/FeP級(jí)次結(jié)構(gòu)及其高效、穩(wěn)定的全水解電催化性... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１中的藍(lán)色箭頭），在這一步反應(yīng)中，質(zhì)??

１．２．１析氧反應(yīng)??電催化析氫反應(yīng)是在一個(gè)電極表面發(fā)生的多步反應(yīng)，涉及三種過程，主要有??兩種機(jī)理，如圖１－１所示［２３］。??Ｖｏｌｍｅｒ－Ｔａｆｅｌ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?Ｖｏｌｍｅｒ－Ｈｅｙｒｏｖｓｋｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ??Ｈ－?Ｋ．、?ｈ??ｍｍｋ?Ｊ??展?ｅ－???Ｖｏｌｍｅｒ?（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）?ｒｅａｃｔｉｏｎ???圖ｉ－ｉ酸性溶液中電極表面的析氫機(jī)理［２３］。??ＨＥＲ的第一步為Ｖｏｌｍｅｒ反應(yīng)（圖１－１中的藍(lán)色箭頭），在這一步反應(yīng)中，質(zhì)??子吸附到電極表面空的活性位點(diǎn)上，與轉(zhuǎn)移到電極表面的電子耦合，產(chǎn)生吸附在??電極表面的氫原子。在酸性電解液中，質(zhì)子源為水合氫離子（Ｈ３０＋）：?Ｈ３０＋?＋?＊＋ｅ＿??＝?＊－Ｈａｄｓ?＋?Ｈ２０；在堿性電解液中，由水裂解來提供質(zhì)子：Ｈ２０?＋?＊＋ｅ－?＝?＊－Ｈａｄｓ?＋??ＯＨ？。隨后，：＾的形成有兩種不同的反應(yīng)途徑。一種途徑是第二個(gè)電子轉(zhuǎn)移到已??被吸附的氫原子上，來自溶液的另一個(gè)質(zhì)子與其耦合，產(chǎn)生Ｈ２，這個(gè)過程被稱??為Ｈｅｙｒｏｖｓｋｙ反應(yīng)，如圖１－１中紫色箭頭所示。在酸性電解液中：Ｈ３０＋?＋?＊－Ｈａｄｓ?＋ｅ＿??＝?Ｈ２?＋?Ｈ２０?＋?＊；而在堿性電解液中：Ｈ２〇?＋?＊－Ｈａｄｓ＋ｅ－?＝?Ｈ２?＋?ＯＨ＿＋＊。在另一種??途徑中

雜原子摻雜是一種調(diào)整電催化劑的催化性能的可行途徑。Ｓｕｎ課題組在Ｔｉ??網(wǎng)上生長(zhǎng)了?Ｍｎ摻雜的ＣｏＰ納米片陣列，得到了一種高效的三維的ＨＥＲ電催化??劑，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性（圖１－３）［３９］。通過Ｍｎ摻雜，減弱了?Ｃｏ原子和Ｈ原??子之間的相互作用，從而増強(qiáng)了?ＣｏＰ的ＨＥＲ催化活性，使其在酸性、中性和堿??性環(huán)境中都有較好的ＨＥＲ催化性能。??，４：函?????〇？?Ｅ?（Ｖ?ｖｓ．?ＲＨＥ°ｙ??圖１－３?Ｍｎ－Ｃｏ－Ｐ／Ｔｉ材料形貌及ＨＥＲ性能圖［３９］。??通過設(shè)計(jì)具有強(qiáng)界面相互作用的多組分材料結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)電催化作用，可以??為重要的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)提供更好的催化劑。Ｗａｎｇ課題組在碳納米管（ＣＮＴｓ）??上生長(zhǎng)的鐵－磷化鐵（Ｆｅ＠ＦｅＰ核殼納米顆粒，可作為一種新型的電催化材料（圖??１－４）［４（）］。磷化物外殼的表面電子狀態(tài)及其與ＨＥＲ反應(yīng)中間體的相互作用，受到??金屬內(nèi)核的影響，兩組分之間的電子相互作用使材料與Ｈ原子之間的結(jié)合強(qiáng)度??趨于最佳，從而獲得了更高的催化活性。同時(shí)，ＦｅＰ作為外殼包覆在Ｆｅ外部，??避免Ｆｅ內(nèi)核在酸性電解液中的腐蝕


本文編號(hào)：2993754