氫能由于燃燒值高、易于儲存和運輸、無污染,被認為是替代傳統(tǒng)能源和解決環(huán)境問題的最佳選擇之一。電解水制氫被認為是將可再生資源轉(zhuǎn)換為氫能的最有效的方法。貴金屬基催化劑的催化活性最高,但是其價格昂貴、儲量少、穩(wěn)定性差,大規(guī)模使用受限。因此,研究開發(fā)價格低廉、高效的非貴金屬基催化劑受到了科研工作者的重點關(guān)注。生物質(zhì)碳材料由于來源廣泛、可控的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),在能源領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合過渡元素和生物質(zhì)碳基材料廉價易得、儲量豐富、電子結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)勢,利用磷化、硫化、磷酸化等特殊的化學(xué)改性技術(shù),制備出具有高催化活性和穩(wěn)定性的過渡元素-生物質(zhì)碳基電催化材料。所取得的主要研究結(jié)果如下:（1）本研究利用溶劑熱、預(yù)氧化和低溫磷化技術(shù)可控合成了二元鈷鎳過渡金屬磷化物電催化劑（Co_xNi_yP）,并研究了該系列催化劑的電催化性能。結(jié)果表明,有機無機雜化的納米片催化劑Co_xNi_yP在較寬的pH范圍（0¹4）內(nèi)有優(yōu)異的氫氣析出反應(yīng)（HER）活性以及接近于商業(yè)RuO₂的氧氣析出反應(yīng)（... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氫氣的制備方法
        1.2.1 化石燃料制氫
        1.2.2 光催化制氫
        1.2.3 生物制氫
        1.2.4 電解水制氫
    1.3 電解水制氫的基本原理
    1.4 電解水制氫催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 貴金屬基催化劑
        1.4.2 過渡金屬基催化劑
            1.4.2.1 過渡金屬硫化物
            1.4.2.2 過渡金屬磷化物
            1.4.2.3 過渡金屬氮化物
            1.4.2.4 過渡金屬碳化物
        1.4.3 雜原子摻雜碳基催化劑
            1.4.3.1 氮原子摻雜碳基催化劑
            1.4.3.2 多元素摻雜碳基催化劑
        1.4.4 過渡元素和生物質(zhì)碳基催化劑
        1.4.5 多功能電催化劑
    1.5 研究的意義及內(nèi)容
第二章 有機無機雜化納米片的可控合成及其電化學(xué)性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 鈷鎳納米片前驅(qū)體的合成
        2.2.3 磷化鈷鎳納米片催化劑的制備
        2.2.4 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        2.2.5 電化學(xué)性能測試
        2.2.6 第一性原理計算
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 磷化鈷鎳納米片的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        2.3.2 催化劑的電化學(xué)析氫性能的研究
        2.3.3 催化劑的電催化析氧性能的研究
        2.3.4 催化劑析氫機理的理論計算
    2.4 本章小結(jié)
第三章 硒化鈷/鈷鉬氧化物復(fù)合電催化劑的制備及其電催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品和試劑
        3.2.2 實驗儀器
2/DETA納米帶的制備">        3.2.3 CoSe₂/DETA納米帶的制備
2/CoMoO₄和O@CoSe₂/CoMoO₄電催化劑的制備">        3.2.4 S@CoSe₂/CoMoO₄和O@CoSe₂/CoMoO₄電催化劑的制備
        3.2.5 樣品的表征
        3.2.6 電化學(xué)性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)和形貌表征
2/CoMoO₄的HER電催化性能的研究">        3.3.2 催化劑S@CoSe₂/CoMoO₄的HER電催化性能的研究
2/CoMoO₄的OER電催化性能的研究">        3.3.3 催化劑O@CoSe₂/CoMoO₄的OER電催化性能的研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 缺陷工程化的二硫化鉬錨定在多孔碳雙功能電催化劑的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 氧化石墨烯（GO）的制備
        4.2.3 功能化多孔碳（FPC）的制備
x-MoS₂@FPC）的制備">        4.2.4 多孔碳擔(dān)載缺陷工程化的二硫化鉬（P_x-MoS₂@FPC）的制備
x-MoS₂@FPC的結(jié)構(gòu)表征">        4.2.5 催化劑P_x-MoS₂@FPC的結(jié)構(gòu)表征
        4.2.6 電化學(xué)性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
x-MoS₂@FPC的結(jié)構(gòu)與形貌分析">        4.3.1 催化劑P_x-MoS₂@FPC的結(jié)構(gòu)與形貌分析
x-MoS₂@FPC的電催化析氫性能的研究">        4.3.2 催化劑P_x-MoS₂@FPC的電催化析氫性能的研究
x-MoS₂@FPC的氧還原性能的研究">        4.3.3 催化劑P_x-MoS₂@FPC的氧還原性能的研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 鈷氮磷摻雜多孔碳雙功能電催化劑的制備及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗原料
        5.2.2 磷酸化殼聚糖的制備
        5.2.3 鈷氮磷摻雜多孔碳雙功能電催化劑的制備
        5.2.4 結(jié)構(gòu)表征
        5.2.5 電化學(xué)性能測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 鈷氮磷摻雜多孔碳的結(jié)構(gòu)與形貌分析
        5.3.2 鈷氮磷摻雜多孔碳電催化劑的HER性能研究
        5.3.3 鈷氮磷摻雜多孔碳電催化劑的ORR性能研究
    5.4 本章小結(jié)
本文創(chuàng)新點
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3061183