電解水制氫技術(shù)是有望解決當(dāng)今世界能源危機(jī)的途徑之一,有著巨大發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢苤朴诰徛年枠O動力學(xué),OER反應(yīng)效率低下,需要高過電勢來克服能量壁壘,高過電勢會造成能耗以及成本問題。貴金屬Ir和Ru的氧化物是目前最廣泛使用的OER催化劑,但是它們有著稀缺性、高成本以及穩(wěn)定性差等突出缺點。這迫使研究者探索廉價、高效、穩(wěn)定的OER催化劑�；诖�,本論文以發(fā)展高效OER催化劑為目的,以鈷基硫化物為研究對象,探究了Ni,Ag,Cu的引入對鈷基硫化物催化OER性能的影響。論文研究通過水熱和溶劑熱法合成了三種鈷基雙金屬硫化物復(fù)合材料,借助一系列手段對催化劑的微觀形貌,組成等進(jìn)行了細(xì)致表征;深入考察了系列電催化劑催化OER的活性和穩(wěn)定性。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）發(fā)展水熱途徑,分別以氯化鈷和氯化鎳為鈷源和鎳源,以N,S共摻雜石墨烯（NSG）為載體,成功制備了CoS₂-NiCo₂S₄/NSG復(fù)合材料。復(fù)合催化劑中,N,S的摻雜有利于抑制還原氧化石墨烯（rGO）的堆疊。同時,作為載體,N,S摻雜的rGO提高了催化劑電子傳輸效率,并有助于降... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

該示意圖舉例說明了所提出的OER對Co3O4NSs的電催化機(jī)理

碩士學(xué)位論文21晶面，而0.332nm的晶格條紋可歸屬為NiCo2S4的（220）晶面。這些結(jié)果進(jìn)一步證實了我們成功合成了CoS2-NiCo2S4/NSG。如果沒有載體rGO，則形成單相的NiCo2S4，其顯示出由互穿的納米片組成的獨特的亞微米結(jié)構(gòu)（尺寸約為5μm）（圖2.3a，b）。對于NiS2/NSG的樣品，圖2.4所示的SEM圖像也表明形成了由片狀石墨烯和準(zhǔn)立方硫化物顆粒組成的復(fù)合材料。使用EDS進(jìn)一步分析確定CoS2-NiCo2S4/NSG樣品的元素組成。EDS光譜表明存在C，N，S，Co和Ni元素。復(fù)合材料的元素分布如圖2.2g所示，觀察到C和N的均勻連續(xù)分布，而S，Co和Ni相對集中。這與復(fù)合樣品（即負(fù)載在N，S摻雜rGO上的CoS2-NiCo2S4）完全一致。此外，還進(jìn)行了ICP分析，結(jié)果表明CoS2-NiCo2S4/NSG樣品的Co：Ni摩爾比為3.7：1。該摩爾比不同于Co2+和Ni2+的劑量，這可能是由于反應(yīng)體系中硫化鈷和硫化鎳的形成能力不同所致。圖2.2（a）CoS2/NSG的SEM圖；（b，c）CoS2-NiCo2S4/NSG的SEM圖；（d，e）CoS2-NiCo2S4/NSG的TEM圖；f）CoS2-NiCo2S4/NSG的HRTEM圖；（g）CoS2-NiCo2S4/NSG元素分布圖。Fig.2.2SEMimagesof(a)CoS2/NSGand(b,c)CoS2-NiCo2S4/NSGproducts;(d,e)TEMand(f)HRTEMimagesofCoS2-NiCo2S4/NSGproducts;(g)ElementmappinganalysisoftheCoS2-NiCo2S4/NSGproduct

鈷基硫化物雙金屬析氧催化劑合成及電催化性能研究22圖2.3沒有rGO基底的NiCo2S4樣品的不同分辨率的SEM圖Fig.2.3SEMimagesofNiCo2S4productobtainedwithoutgraphenesubstrateatdifferentresolutions.圖2.4用與CoS2/NSG類似的合成方法獲得的NiS2/NSG樣品的SEM圖Fig.2.4SEMimagesofNiS2/NSGproductsobtainedwithsimilarmethodsasthatofCoS2/NSG.圖2.5是CoS2/NSG和CoS2-NiCo2S4/NSG樣品的拉曼光譜。波長在1345和1600cm-1處D和G帶的典型峰，表明樣品中存在rGO。使用XPS分析以確定樣品的表面組成和化學(xué)狀態(tài)。兩種樣品（CoS2/NSG和CoS2-NiCo2S4/NSG）的Co2pXPS譜可解析為幾個峰，分別對應(yīng)于Co（II）和Co（III）以及衛(wèi)星峰（圖2.6a）[99,100]。應(yīng)該注意的是，引入Ni元素后，Co（II）和Co（III）的XPS譜帶都向低結(jié)合能方向紅移，如Co（III）的779.5eV處的峰移至778.4eV；Co（II）峰從781.8eV轉(zhuǎn)變?yōu)?80.9eV，這表明Ni的引入對Co位點有很強(qiáng)的影響[101,102]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Bimetallic Nickel Cobalt Sulfide as E cient Electrocatalyst for Zn–Air Battery and Water Splitting[J]. Jingyan Zhang,Xiaowan Bai,Tongtong Wang,Wen Xiao,Pinxian Xi,Jinlan Wang,Daqiang Gao,John Wang.  Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]電催化析氧反應(yīng)過渡金屬磷化物和硫化物催化劑研究進(jìn)展（英文）[J]. 彭立山,SyedShoaib Ahmad Shah,魏子棟.  催化學(xué)報. 2018(10)
[3]N-doped defective carbon with trace Co for efficient rechargeable liquid electrolyte-/all-solid-state Zn-air batteries[J]. Zhiyan Chen,Qichen Wang,Xiaobin Zhang,Yongpeng Lei,Wei Hu,Yao Luo,Yaobing Wang.  Science Bulletin. 2018(09)
[4]催化劑篩選:火山型曲線成因理論解析及其在多相催化中的應(yīng)用（英文）[J]. 毛羽,陳建富,王海豐,胡培君.  催化學(xué)報. 2015(09)



本文編號：3028580