隨著人類社會的發(fā)展,傳統(tǒng)的三大能源（煤、石油、天然氣）已經(jīng)不能滿足人們的需求,且使用這些傳統(tǒng)的能源會對氣候和環(huán)境帶來不可逆的影響。因此,研究和開發(fā)新能源已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。氫氣由于具有能量密度高、可循環(huán)利用和綠色環(huán)保等優(yōu)點而被認為是一種理想的能源載體。電解水制氫具有產(chǎn)品純度高、工藝簡單、運行可靠等優(yōu)點從而受到了人們的極大關(guān)注。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在低電勢下的電解水產(chǎn)氫,高效的析氫催化劑至關(guān)重要。目前,商用的Pt/C是公認的性能優(yōu)異的析氫催化劑,但其高昂的價格和資源的極度稀缺等缺點限制了其廣泛應用。因此,開發(fā)低成本、高效率電解水催化劑已經(jīng)成為了亟待解決的問題。對此,本文制備了一系列異質(zhì)原子摻雜碳封裝過渡金屬磷化物復合催化劑,表現(xiàn)出了高的在析氫反應（HER）催化性能,具體的研究內(nèi)容如下:1.提出了一種通用的方法來合成氮摻雜碳封裝一系列的過渡金屬磷化物,即通過變換相應的金屬鹽、磷酸二氫銨、三聚氰胺的比例和煅燒溫度,得到了包括氮摻雜碳（NC）封裝的WP、MoP、Fe₂P、FeP、Co₂P、CoP、Ni₂P、Ni₁₂

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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電解水的發(fā)展歷程

圖 1-2 電解水原理圖。ure 1-2 The scheme of water electroly電電解生成氫氣和氧氣的過程。在氣，陽極發(fā)生水的氧化反應放出氧簡單的電解水裝置如圖 1-2 所示，性、中性、堿性溶液)。水在陰極被。因此，整個電解水過程可以分為、析氧反應，即 OER。其在酸/中/堿2O = O2+ 4H++ 4e-++ 2e-= H2 = 2H2+ O2H-= O2+ 2H2O + 4e-

圖 1-5 (a) H-TaS2的透射電鏡圖，（b）在 0.5 M H2SO4溶液，掃速為 5 mV s 情況下 H-TaS2、H-NbS2、H-MoS2、T-MoS2和 T-TaS2催化劑的極化曲線[86]。Figure 1-5 (a) TEM images of H-TaS2. (b) HER activities for H-TaS2, H-NbS2,H-MoS2, T-MoS2and T-TaS2measured in Ar-bubbled 0.5 M H2SO4with a scan rateof 5 mV s 1.1.3.2.3 過渡金屬碳化物碳化鉬及碳化鎢是具有較高析氫催化活性的金屬碳化物類材料[87]。DFT 計算證明，其具有類鉑的析氫催化活性，而且抗毒化能力及穩(wěn)定性均優(yōu)于鉑催化劑[88-90]。Trasatti 等人在 1964 年首次報道了 W2C 和 WC 具有析氫催化活性。但是由于其合成過程需要經(jīng)過高溫煅燒，導致合成過程中粒子易團聚形成尺寸較大的顆粒，進而大規(guī)模商業(yè)化比較困難[91]。為此，Takanabe 等人合成了分散在介孔 g-C3N4上的 WC。該材料在寬 pH 值范圍均展現(xiàn)出良好的析氫催化活性[92]為了解決高溫燒結(jié)過程中粒子易團聚的問題，Román-Leshkov 等人首先利用 SiO封裝 WOx的前驅(qū)體，經(jīng)高溫碳化后再除去 SiO2，制備得到導電碳支撐的小尺寸


本文編號：3063294