發(fā)布時間：2021-05-22 21:32

　　不可再生能源的過度消耗和環(huán)境的急劇惡化迫使人們大力發(fā)展安全、清潔、高效的可再生新能源,其中,電解水制氫是開發(fā)可再生清潔能源氫氣最有效的途徑。然而,氧氣析出（OER）電極催化劑在酸性和堿性水溶液中綜合性能最好的是一些儲量稀少、價格昂貴的貴金屬氧化物,如RuO₂和IrO₂等,這嚴(yán)重制約了電解水裝置大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。因此,開發(fā)地球上儲量豐富元素的OER電催化劑是實現(xiàn)高效電解水產(chǎn)氫的有效途徑。過渡金屬（Ni、Co、Fe等）基化合物儲量豐富、價格低廉,擁有較高的OER電催化活性和穩(wěn)定性,受到了科研工作者廣泛的關(guān)注。本文以開發(fā)廉價高效的非貴金屬基電催化劑為目標(biāo),通過簡單的制備過程得到層狀結(jié)構(gòu)的NiFe雙金屬氫氧化物（LDH）和介孔結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷（Co₃O₄）并對其OER電催化性能進(jìn)行了研究。本文首先通過改變前驅(qū)體的比例合成出不同原子比例的Ni_1-xFe_xOOH（x=0-1）LDH催化劑并經(jīng)過OER電化學(xué)測試確定性能最優(yōu)的是原子比例為Ni/Fe=5LDH催化劑。Ni... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化分解水的工作原理
    1.3 電催化分解水析氧(OER)反應(yīng)
    1.4 電催化分解水析氧(OER)反應(yīng)的催化材料
        1.4.1 貴金屬材料
        1.4.2 過渡金屬(氫)氧化物
        1.4.3 過渡金屬硫(硒、磷)化合物
        1.4.4 非金屬材料
    1.5 選題的依據(jù)與主要研究內(nèi)容
2 實驗方法
    2.1 實驗試劑和實驗儀器
    2.2 物理表征及測試方法
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X射線衍射(XRD)
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.5 熱重分析(TG)
        2.2.6 低溫氮氣吸/脫附
    2.3 電化學(xué)性能表征和測試方法
        2.3.1 旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)測試體系
        2.3.2 循環(huán)掃描伏安(CV)和線性掃描伏安(LSV)測試
        2.3.3 塔菲爾斜率(Tafel)分析
        2.3.4 電化學(xué)阻抗(EIS)測試
        2.3.5 過電位(η)、轉(zhuǎn)換頻率(TOF)以及OER反應(yīng)表觀電化學(xué)活化能(E_a)的計算
3 NiFe LDH的合成及其OER性能的研究
    3.1 引言
    3.2 電極材料的制備
        3.2.1 NiFe雙金屬氫氧化物(LDH)的合成
        3.2.2 漿料的制備
    3.3 物理表征與結(jié)果分析
        3.3.1 催化劑的形貌
        3.3.2 催化劑的TG曲線分析
        3.3.3 催化劑X射線衍射分析
        3.3.4 催化劑X射線光電子能譜分析
    3.4 OER電化學(xué)性能測試分析
        3.4.1 摻Fe量對NiFe LDH的 OER電催化性能的影響
        3.4.2 pH對NiFe LDH的 OER電催化性能的影響
        3.4.3 溫度對NiFe LDH的 OER電催化性能的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 缺陷Co_3O_4的合成及其OER性能的研究
    4.1 引言
    4.2 電極材料的制備
        4.2.1 SBA-15 的制備
        4.2.2 Co_3O_(4-δ)的制備
        4.2.3 F的摻雜
        4.2.4 漿料的制備
    4.3 物理表征與結(jié)果分析
        4.3.1 催化劑的形貌
        4.3.2 催化劑X射線衍射分析
        4.3.3 催化劑X射線光電子能譜分析
        4.3.4 催化劑的比表面積和孔隙分布
    4.4 OER電化學(xué)性能測試分析
        4.4.1 有氧空位的Co_3O_(4-δ)催化劑
        4.4.2 摻F處理的Co_3O_(4-δ)催化劑
    4.5 本章小結(jié)
5 全文總結(jié)
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]制氫技術(shù)現(xiàn)狀分析及發(fā)展[J]. 王昊.  化工設(shè)計通訊. 2018(11)
[2]應(yīng)用于空間燃料電池的氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 唐林江,張寶林,陳滔,張彬彬,萬成安.  空間電子技術(shù). 2018(03)
[3]電解制氫與氫儲能[J]. 俞紅梅,衣寶廉.  中國工程科學(xué). 2018(03)
[4]中國能源發(fā)展及其對經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的影響[J]. 張波,楊艷麗,徐小寧.  能源與環(huán)境. 2015(03)



本文編號：3201697