在眾多能源載體中,氫能展現(xiàn)出巨大的應(yīng)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(shí)現(xiàn)氫氣的大量生產(chǎn)進(jìn)而解決能源危機(jī),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(dǎo)率快,穩(wěn)定性長,催化性能好,電子間合理共混等優(yōu)點(diǎn),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(dǎo)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(dǎo)電基質(zhì)表面,進(jìn)而提高復(fù)合催化劑的電催化析氫活性。本論文主要通過元素?fù)诫s、金屬氧化物復(fù)合以及構(gòu)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(shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)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(zhì)中的高效電催化析氫反應(yīng)。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(jié)構(gòu)納米線可以提供大的比表面積,暴露更多的活性位點(diǎn)。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(zhì)中和0.5 M H2SO4介質(zhì)中均表現(xiàn)出良好的電催化析氫活性。當(dāng)處于0.... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電極熱力學(xué)、電極動力學(xué)和電化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系圖

過渡金屬基納米陣列的設(shè)計(jì)合成及其電催化析氫性能研究用電極動力學(xué)來描述。在一些氧化還原的反應(yīng)中，質(zhì)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(yīng)，與電極動力學(xué)相比，質(zhì)遞足夠快。這里的傳質(zhì)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(zhì)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(jì)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