本文研究旨在解決傳統(tǒng)鐵鎳化合物在水分解中的電子傳導(dǎo)率差,催化劑不穩(wěn)定,活性位點難以暴露,新型結(jié)構(gòu)的合成路線復(fù)雜等問題。本文介紹了水分解的理論,總結(jié)了前人的研究成果,分析了目前存在的問題;通過碳包覆、摻雜/復(fù)合以及設(shè)計多孔結(jié)構(gòu)三個方面提升鐵鎳化合物在水分解中催化性能,并最終獲得一種非常高效的鐵鎳氫氧化物雙層納米管陣列電解水催化劑;簡化了傳統(tǒng)的合成路線,合成了鐵鎳合金、氧化物和氫氧化物新型納米結(jié)構(gòu);分析了催化劑的具體結(jié)構(gòu)信息（如表面電子狀態(tài),形貌結(jié)構(gòu)等）,探究這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好性能的具體原因;總結(jié)實驗中的現(xiàn)象形成理論模型,通過計算解釋理論的可靠性。具體內(nèi)容分成四個方面:（1）為了解決氧化鐵導(dǎo)電性差及在光催化中空穴擴散路徑短等問題。通過在氧化鐵中摻雜Ni原子,減小顆粒尺寸和表面包覆碳層三個方面提升氧化鐵在（光）電催化水分解中的性能。本文在合成氧化鐵過程中引入β-環(huán)糊精和Ni原子,減小氧化鐵顆粒的尺寸到5 nm左右,在惰性氣體氛圍中高溫煅燒成水分解催化劑。比較未摻雜Ni和未包覆碳的氧化鐵發(fā)現(xiàn),碳包覆的Ni摻雜氧化鐵電催化析氧反應(yīng)的過電位有明顯降低（～100 mV）,光電流有明顯提升（1.23 ... 

【文章來源】：安徽師范大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 水分解的重要意義
    1.2 水分解的理論介紹
        1.2.1 電解水理論簡介
        1.2.2 光解水理論簡介
    1.3 水分解催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 金屬單質(zhì)
        1.3.2 金屬化合物
        1.3.3 非金屬元素化合物
    1.4 鐵基催化劑的研究進(jìn)展
        1.4.1 光催化劑
        1.4.2 電催化劑
    1.5 鐵鎳化合物催化劑的研究進(jìn)展
    1.6 目前鐵鎳化合物在水分解應(yīng)用中的問題
    1.7 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處
        1.7.1 研究內(nèi)容
        1.7.2 創(chuàng)新之處
    參考文獻(xiàn)
第二章 碳包覆鎳摻雜超細(xì)氧化鐵納米顆粒在水分解中的應(yīng)用研究
    2.1 前言
    2.2 實驗過程
        2.2.1 β-CDs接枝的Ni摻雜氧化鐵合成
        2.2.2 催化劑表征
        2.2.3 水分解測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 催化劑形貌結(jié)構(gòu)和組分分析
        2.3.2 電解水結(jié)果分析
        2.3.3 水分解光電結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 碳籠限域鐵鎳納米合金在電解水的應(yīng)用
    3.1 前言
    3.2 實驗過程
        3.2.1 催化劑制備
        3.2.2 催化劑表征
        3.2.3 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 樣品形貌結(jié)構(gòu)和組分分析
        3.3.2 電解水結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 鐵鎳氫氧化物雙層納米管陣列在電解水中的應(yīng)用
    4.1 前言
    4.2 實驗過程
        4.2.1 催化劑制備
        4.2.2 催化劑表征
        4.2.3 電化學(xué)測試
        4.2.4 DFT計算
        4.2.5 X射線近邊結(jié)構(gòu)分析
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 FeNi-HDNAs結(jié)構(gòu)和形貌分析
        4.3.2 FeNi-HDNAs電催化OER分析
        4.3.3 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2納米管陣列形貌和結(jié)構(gòu)分析
        4.3.4 Fe(OH)_3和Ni(OH)_2納米管陣列電催化OER分析
        4.3.5 催化機理分析
        4.3.6 合成的催化劑催化HER研究
        4.3.7 FeNi-HDNAs在全解水中的電催化研究
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 Fe_2O_3/ZnO納米“電纜”陣列在水分解中的光電研究
    5.1 前言
    5.2 實驗過程
        5.2.1 催化劑制備
        5.2.2 催化劑表征
        5.2.3 光電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 催化劑形貌結(jié)構(gòu)和組分分析
        5.3.2 水分解光電結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄: 攻讀博士期間發(fā)表論文和專利情況
    一. 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    二. 申請的發(fā)明專利
致謝



本文編號：3170672