全球不可再生能源的消耗和隨之而來的環(huán)境問題迫切需要開發(fā)和利用新型可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。在諸多類型新型能源中,氫能由于其能量密度高、來源范圍廣、產(chǎn)物清潔無污染等優(yōu)點,有望成為傳統(tǒng)化石燃料的替代品。目前大部分的氫氣是通過石油和天然氣的重整過程制得,傳統(tǒng)制氫方法不僅造成化石能源的大量消耗,而且會引起環(huán)境的污染。電解水產(chǎn)氫（HER）方法因其產(chǎn)氫純度高和能量利用率高在各種氫氣制備方法中備受關(guān)注。貴金屬因其超低的過電勢和較高的電流密度,被認為是最佳析氫電催化劑;然而,貴金屬的成本高、儲量低等特點限制了電催化制氫的大規(guī)模應(yīng)用。目前,HER電催化劑的研究工作雖然集中在過渡金屬基化合物方面,但是其電催化性能仍然不能和貴金屬催化劑相媲美。將貴金屬和過渡金屬合金化或許會成為一種降低成本同時提升性能的有效方式;同時,將合金活性物質(zhì)與雜原子摻雜的碳材料形成復合材料能夠提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。本論文以類水滑石及插層的類水滑石材料為前驅(qū)體,經(jīng)過碳化過程,制備出兩種碳結(jié)構(gòu)包覆的貴金屬-過渡金屬合金化合物（Ir-NiCo/N,S-C和IrCo/NC）,并研究了其用作HER催化劑的電催化性能。主要研究內(nèi)容如下:1.Ir... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 電解水制氫
        1.2.1 電解水制氫原理
        1.2.2 電解水制氫電極催化劑材料研究進展
    1.3 貴金屬-過渡金屬合金化合物
        1.3.1 貴金屬-過渡金屬合金的概述
        1.3.2 貴金屬-過渡金屬合金的合成
        1.3.3 貴金屬-過渡金屬合金在析氫反應(yīng)中的應(yīng)用
    1.4 存在問題及提高催化劑活性的調(diào)控策略
        1.4.1 存在問題
        1.4.2 提高催化劑活性的調(diào)控策略
    1.5 層狀雙金屬氫氧化物
        1.5.1 水滑石的結(jié)構(gòu)與組成
        1.5.2 水滑石的性質(zhì)
        1.5.3 水滑石的制備
        1.5.4 層狀雙氫氧化物材料在析氫反應(yīng)催化劑中的應(yīng)用
    1.6 本論文的選題意義及主要研究內(nèi)容
        1.6.1 本論文的選題意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑與儀器設(shè)備
    2.2 表征測試
        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 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 拉曼光譜(Raman spectra)
        2.2.5 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.6 比表面積以及孔結(jié)構(gòu)分析(BET)
        2.2.7 等離子發(fā)射光譜儀(ICP-ES)
    2.3 催化劑性能表征
        2.3.1 電極制備
        2.3.2 性能測試
第三章 3D花球骨架碳負載IrNiCo合金納米復合材料的制備及析氫催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗制備
        3.2.1 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2前驅(qū)體的制備
        3.2.2 Ir-NiCo/N,S-C納米材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Ir-NiCo/N,S-C的制備流程
        3.3.2 Metanilic/Ir-NiCo(OH)_2類水滑石前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        3.3.3 Ir-NiCo/N,S-C的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        3.3.4 Ir-NiCo/N,S-C納米復合材料的電催化性能表征
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氮摻雜碳負載IrCo合金電催化劑的制備及其析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗制備
        4.2.1 g-C_3N_4前體的制備
        4.2.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驅(qū)體的制備
        4.2.3 IrCo/NC納米材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 IrCo/NC復合物的制備過程示意圖
        4.3.2 Ir-Co(OH)_2/g-C_3N_4前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        4.3.3 IrCo/NC的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        4.3.4 IrCo/NC納米復合材料的電催化性能表征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
論文創(chuàng)新點
參考文獻
研究成果及發(fā)表論文
致謝
作者和導師簡介
附件



本文編號：3176487