在眾多能源載體中,氫能展現(xiàn)出巨大的應用潛力和優(yōu)勢。電催化分解水制氫是一種環(huán)境友好且可持續(xù)的氫氣生產(chǎn)方法。為了實現(xiàn)氫氣的大量生產(chǎn)進而解決能源危機,需要開發(fā)高效耐用且廉價的電催化劑。過渡金屬化合物具有電子傳導率快,穩(wěn)定性長,催化性能好,電子間合理共混等優(yōu)點,因此被廣泛研究用于電催化分解水析氫。然而,由過渡金屬參與合成的大多數(shù)化合物的導電性卻比較差,從而限制了高效的電催化活性,所以通常將電催化劑直接生長在導電基質表面,進而提高復合催化劑的電催化析氫活性。本論文主要通過元素摻雜、金屬氧化物復合以及構筑雙金屬合金修飾過渡金屬氧化物三種方法來優(yōu)化析氫電催化劑從而實現(xiàn)可持續(xù)的能源轉換。本論文主要研究內(nèi)容如下:1、通過簡單的退火方法在泡沫鎳基底上合成N摻雜Ni3S2納米線,并用于堿性和酸性介質中的高效電催化析氫反應。相比于常規(guī)水熱的方法,我們通過一步管式爐鍛燒制備的一維結構納米線可以提供大的比表面積,暴露更多的活性位點。同時N元素的引入顯著影響了 Ni3S2的電子云密度,提高了電催化活性。N摻雜Ni3S2納米線在1 M KOH介質中和0.5 M H2SO4介質中均表現(xiàn)出良好的電催化析氫活性。當處于0.... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電極熱力學、電極動力學和電化學參數(shù)之間的關系圖

過渡金屬基納米陣列的設計合成及其電催化析氫性能研究用電極動力學來描述。在一些氧化還原的反應中，質量傳遞限制并決定了電最大值，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電流。對于析氫反應，與電極動力學相比，質遞足夠快。這里的傳質并不是氫析出的速率決定步驟，因此在接下來的討論們將忽略傳質對電催化析氫的影響。

圖 1.3a 在平衡勢為 0V 時不同催化劑析氫吉布斯自由能分布的計算。Figure 1.3a Calculation of the free energy distribution of hydrogen evolution of diffcatalysts at an equilibrium potential of 0 V.


本文編號：3325720