21世紀以來,傳統(tǒng)化石燃料的過度開發(fā)和燃燒造成了嚴重的環(huán)境問題和能源危機,因此積極探索可持續(xù)的清潔能源迫在眉睫。氫氣作為無二次污染且可循環(huán)利用的新型清潔能源,成為了替代化石燃料的最佳候選。通過電解水制取氫氣被認為是最高效的途徑之一,全水解包括兩個部分的反應:析氧反應（OER）和析氫反應（HER）,電解水制氫的理論所需電壓為1.23 V,然而由于動力學效應使得陰極和陽極通常需要額外的電勢才能發(fā)生反應。貴金屬催化劑（Ru、Ir、Rh等）在電解水反應中具有優(yōu)異的催化活性,但儲量稀缺、價格昂貴等因素嚴重制約了其商業(yè)化應用與發(fā)展。與貴金屬相比,過渡金屬硫化物作為新型電催化材料得到了廣泛的研究,將廉價過渡金屬硫化物直接生長在三維的泡沫鎳基底上,不僅大大降低了成本,還可以有效增加材料的活性位點、電子傳輸速率等,進一步促進OER、HER的反應進程。本論文著眼于此,首先闡述了過渡金屬硫化物電催化劑在近期取得的研究進展,針對相關文獻中報道的此類材料電催化活性的優(yōu)化策略和其反應過程的活性位點進行了總結和討論�；诂F(xiàn)有研究的進展和不足,本論文理性的選擇了低成本、高產(chǎn)量同時電化學活性以及穩(wěn)定性均有較大提升空間的... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 電解水概述
        1.2.1 電解水反應發(fā)展歷史
        1.2.2 析氫反應(HER)
        1.2.3 析氧反應(OER)
        1.2.4 全水解反應
    1.3 電催化劑的研究進展
        1.3.1 貴金屬及其氧化物催化劑
        1.3.2 非金屬基催化劑
        1.3.3 過渡金屬催化劑
    1.4 本文研究意義和研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 研究技術路線
2 實驗材料、表征及測試方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗試劑和藥品
        2.1.2 實驗儀器與設備
    2.2 材料表征
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 X射線光電子能譜分析(XPS)
    2.3 材料計算
    2.4 電化學測試
        2.4.1 析氫測試
        2.4.2 析氧測試
        2.4.3 全水解及穩(wěn)定性測試
    2.5 本章小結
3 三維雜化Co_3O_4@Co_3S_4 納米陣列作電催化劑裂解水的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 Co_3O_4的制備
        3.2.2 Co_3O_4@Co_3S_4 的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 Co_3O_4@Co_3S_4 制備流程圖
        3.3.2 Co_3O_4@Co_3S_4 的表征
        3.3.3 Co_3O_4@Co_3S_4 電化學測試
        3.3.4 Co_3O_4@Co_3S_4 的全水解和穩(wěn)定性測試
    3.4 本章小結
4 Cu摻雜Co_9S_8納米陣列電催化劑裂解水的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 Cu-Co(CO_3)(OH)納米棒的制備
        4.2.2 CuCo-MOF納米陣列的制備
        4.2.3 Cu-Co_9S_8納米陣列的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 Cu-Co_9S_8制備流程圖
        4.3.2 Cu-Co_9S_8的表征
        4.3.3 Cu-Co_9S_8的DFT計算
        4.3.4 Cu-Co_9S_8的電化學測試
        4.3.5 Cu-Co_9S_8的全水解和穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結
5 M(M=Fe、Ni、Zn和 Mo)摻雜的Co_9S_8 納米陣列雙功能裂解水電催化劑
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co(CO_3)(OH)納米陣列的制備
        5.2.2 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)Co-MOF納米陣列的制備
        5.2.3 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8 納米陣列的制備
    5.3 結果與討論
        5.3.1 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8 納米陣列制備流程圖
        5.3.2 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8的DFT計算
        5.3.3 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8 的表征
        5.3.4 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8 的電化學測試
        5.3.5 M(Fe、Ni、Zn和 Mo)-Co_9S_8 的全水解和穩(wěn)定性測試
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文及所獲得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同因素對牛-兔種間重構卵融合率的影響[J]. 章孝榮,劉亞,張運海,陳大元,廉莉,李勁松,金仁桃,章志國,章美玲,汪存利.  農(nóng)業(yè)生物技術學報. 2003(06)

博士論文
[1]鎳/鈷基自支撐型納米片催化劑制備及電催化水分解性能研究[D]. 張潔.山東大學 2019
[2]摻雜的過渡金屬化合物納米材料及其電催化性能研究[D]. 溫路路.中國科學技術大學 2019
[3]過渡金屬磷硫化物的制備及其電催化裂解水的研究[D]. 胡一平.蘭州大學 2019
[4]銅基非貴金屬電催化劑的設計合成及其電催化性能的研究[D]. 倪揚揚.華東師范大學 2019
[5]鈷基化合物納米材料的離子摻雜及新型電催化劑設計的研究[D]. 吳睿.中國科學技術大學 2019

碩士論文
[1]Ni-Fe雙金屬化合物的制備及其電解水性能研究[D]. 任黎明.安徽工程大學 2019
[2]Ni/Fe基納米材料的制備及其在電催化裂解水中的應用[D]. 方志強.河南大學 2019



本文編號：3165458