化石能源的急劇消耗和隨之產(chǎn)生的環(huán)境問題迫使人類急需開發(fā)新型可再生能源。氫能具有導(dǎo)熱性好、燃燒值高、能量密度大、可再生、儲存方便等優(yōu)點,被認(rèn)為是未來最有前景替代化石能源的新能源之一。在眾多制氫技術(shù)中,電解水制氫因其操作簡便、產(chǎn)品純度高、綠色無污染等優(yōu)勢,已成為近年來該領(lǐng)域的研究熱點。然而,電解水制氫過程中陰極過高的析氫電位會導(dǎo)致電能消耗過大,且催化劑價格昂貴致使生產(chǎn)成本偏高。因此,開發(fā)有效、普適性的合成方法和新技術(shù),制備高性能、低成本新型電解水制氫催化劑和電極材料、降低電解水陰電極的析氫過電位、提高電催化析氫活性和穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本和能耗是推動電解水制氫技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。本文開發(fā)了新穎可控構(gòu)筑方法,成功構(gòu)筑了系列稀土磷酸鈰（CePO₄）修飾的MoP三維自支撐整體式電極材料,并對其物相、組成、結(jié)構(gòu)、尺寸/形貌、三維構(gòu)造、摻雜/修飾效應(yīng)、表面電子結(jié)構(gòu)和輸運和電催化調(diào)控行為進行了系統(tǒng)研究,通過將稀土修飾、雜原子摻雜、碳層復(fù)合、稀土?過渡金屬耦合等途徑,實現(xiàn)了對MoP電極材料的電催化析氫性能的大幅提升,通過多種表征分析技術(shù)并結(jié)合理論計算,深入闡明了稀土CePO

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電解水制氫概述
        1.2.1 工作原理
        1.2.2 性能參數(shù)
        1.2.3 面臨挑戰(zhàn)
    1.3 常見的電化學(xué)析氫催化劑
        1.3.1 貴金屬催化劑
        1.3.2 過渡金屬基催化劑
        1.3.3 稀土基催化劑
    1.4 電化學(xué)析氫催化劑的調(diào)控策略
        1.4.1 碳基材料復(fù)合
        1.4.2 雜原子摻雜
        1.4.3 構(gòu)建引入氧空位/缺陷
    1.5 本論文選題依據(jù)和研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 稀土CePO4修飾調(diào)控MoP電催化劑的析氫性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗試劑和儀器
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 實驗儀器
    2.3 材料的制備
3/CC前驅(qū)體的制備">        2.3.1 MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
3/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備">        2.3.2 Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
4/MoP/CC電催化劑的制備">        2.3.3 MoP/CC和 CePO₄/MoP/CC電催化劑的制備
4/MoP/CC電催化劑的氧化和還原處理">        2.3.4 CePO₄/MoP/CC電催化劑的氧化和還原處理
    2.4 材料表征與測試
        2.4.1 材料的表征
        2.4.2 電化學(xué)測試
        2.4.3 理論計算
    2.5 結(jié)果與討論
4/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備">        2.5.1 CePO₄/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備
4/MoP/CC電催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析">        2.5.2 CePO₄/MoP/CC電催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析
4/MoP/CC電催化劑的電催化性能">        2.5.3 CePO₄/MoP/CC電催化劑的電催化性能
4/MoP/CC電催化劑表面特性">        2.5.4 CePO₄/MoP/CC電催化劑表面特性
3+/Ce⁴⁺可逆轉(zhuǎn)變對CePO₄/MoP/CC電催化劑性能的影響">        2.5.5 Ce³⁺/Ce⁴⁺可逆轉(zhuǎn)變對CePO₄/MoP/CC電催化劑性能的影響
4修飾調(diào)控MoP電催化性能的機理">        2.5.6 稀土CePO₄修飾調(diào)控MoP電催化性能的機理
    2.6 結(jié)論
    參考文獻
4/MoP電催化劑的析氫性能研究">第三章 RuP協(xié)同催化增強CePO₄/MoP電催化劑的析氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗試劑和儀器
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 實驗儀器
    3.3 材料的制備
3/CC前驅(qū)體的制備">        3.3.1 MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
3/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備">        3.3.2 Ru-Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
4/MoP/CC電催化劑的制備">        3.3.3 RuP/CePO₄/MoP/CC電催化劑的制備
    3.4 材料表征與測試
        3.4.1 材料表征
        3.4.2 電化學(xué)測試
    3.5 結(jié)果與討論
4/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備">        3.5.1 RuP/CePO₄/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備
4/MoP/CC電催化劑結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析">        3.5.2 RuP/CePO₄/MoP/CC電催化劑結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析
4/MoP/CC電催化劑的表面特性">        3.5.3 RuP/CePO₄/MoP/CC電催化劑的表面特性
4/MoP/CC電催化劑的電催化性能">        3.5.4 RuP/CePO₄/MoP/CC電催化劑的電催化性能
    3.6 結(jié)論
    參考文獻
4/MoP電催化劑的析氫性能研究">第四章 氮摻雜碳層封裝提升CePO₄/MoP電催化劑的析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗試劑和儀器
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 實驗儀器
    4.3 材料的制備
3/CC前驅(qū)體的制備">        4.3.1 MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
3/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備">        4.3.2 Ce（OH）₃/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
3/MoO₃/CC和 PANI/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備">        4.3.3 PANI/Ce（OH）₃/MoO₃/CC和 PANI/MoO₃/CC前驅(qū)體的制備
4/MoP/CC,CePO₄/MoP/CC,CN@MoP/CC和 MoP/CC電催化劑的制備">        4.3.4 CN@CePO₄/MoP/CC,CePO₄/MoP/CC,CN@MoP/CC和 MoP/CC電催化劑的制備
    4.4 材料表征與測試
        4.4.1 材料表征
        4.4.2 電化學(xué)測試
    4.5 結(jié)果與討論
4/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備">        4.5.1 CN@CePO₄/MoP/CC電催化劑的設(shè)計制備
4/MoP/CC電催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析">        4.5.2 CN@CePO₄/MoP/CC電催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析
4/MoP/CC電催化劑的表面特性">        4.5.3 CN@CePO₄/MoP/CC電催化劑的表面特性
4/MoP/CC電催化劑的電催化性能">        4.5.4 CN@CePO₄/MoP/CC電催化劑的電催化性能
    4.6 結(jié)論
    參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent progress on earth abundant electrocatalysts for hydrogen evolution reaction（HER） in alkaline medium to achieve efficient water splitting–A review[J]. Jamesh Mohammed-Ibrahim,Xiaoming Sun.  Journal of Energy Chemistry. 2019(07)
[2]直接合成雙摻雜N-MoP/N-CNT及其高效析氫催化性能（英文）[J]. 張俊濤,眭瑞,薛延榮,王興棟,裴加景,梁鑫,莊仲濱.  Science China Materials. 2019(05)



本文編號：3159338