由于能量密度高、清潔等特點,氫氣被認(rèn)為是最為理想的能源形式。電解水是獲得氫氣的有效途徑之一,電解水包含有析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER）,由于整個反應(yīng)具有較高的能壘,導(dǎo)致目前電解水反應(yīng)效率不高,所以開發(fā)高效率、低成本的電解水催化劑是十分必要的。過渡金屬催化劑具有儲量豐富、催化活性好的特點,尤其是鎳基催化劑,近年來受到了廣泛的關(guān)注。本文通過構(gòu)建三維納米復(fù)合結(jié)構(gòu)、采用金屬原子摻雜來提高鎳基電催化劑的HER和OER活性,從而提高電解水反應(yīng)的效率。具體研究內(nèi)容如下:一、以泡沫鎳為載體,通過水熱反應(yīng)構(gòu)建Co9S8Nanowires@NiCo LDH Nanosheets三維復(fù)合結(jié)構(gòu),超薄的NiCo LDH納米片可以暴露更多的反應(yīng)活性位點,與Co9S8納米線結(jié)合能夠極大程度上增加催化劑的比表面積,發(fā)揮多組分的協(xié)同效應(yīng)。與單純的Co9S8/NF和單純的NiCo LDH/NF相比,這種復(fù)合結(jié)構(gòu)無論是對HER還是OER都表現(xiàn)出更為優(yōu)異的催化性能。在1 M KOH溶液中,對于析氫反應(yīng),當(dāng)電流密度為10mA/cm2時,需要的過電勢為168 mV,對于析氧反應(yīng),當(dāng)電流密度為30 mA/cm2時,需要的過... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－４?ＨＥＲ催化劑中含有的化學(xué)元素??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｔｈａｔ?ａｒｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ＨＥＲ?ｅｌｅｃｔｒｅｃａｔａｌｙｓｔｓ??

Ｌｉ?Ｂｅ?Ｂ?Ｃ?Ｎ?０?Ｆ?Ｎｅ????１＾一＿?兩???Ｎａ?Ｍｇ?Ａｌ?Ｓｉ?Ｐ?Ｓ?ａ?Ａｒ??Ｋ?Ｃａ?Ｓｃ?Ｔｉ?Ｖ?Ｃｒ?Ｍｎ?Ｆｅ?Ｃｏ?Ｎｉ?ＣｕＪＺｎ?Ｇａ?Ｇｅ?Ａｓ?Ｓｅ?Ｂｒ?Ｋｒ????．知一４—４．．——?．?＿?．?＊??Ｒｂ?Ｓｒ?Ｙ?２ｒ?Ｎｂｐ＾Ｔｃ?Ｒｕ?Ｒｈ?Ｐｄ?Ａｇ?Ｃｄ?Ｉｎ?Ｓｎ?Ｓｂ?Ｔｅ?Ｉ?Ｘｅ??０…?ｍｍ???Ｒｅ?Ｏｓ?Ｉｒ?Ｐｔ?Ａｕ?Ｈｇ?Ｔｉ?Ｐｂ?Ｂｉ?Ｐｏ?Ａｔ?Ｒｎ??圖１－４?ＨＥＲ催化劑中含有的化學(xué)元素??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｔｈａｔ?ａｒｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ＨＥＲ?ｅｌｅｃｔｒｅｃａｔａｌｙｓｔｓ??１．３．１責(zé)金屬催化劑??ｌＯ＾Ｔ——ｒ—＿＿＿．，＾ｒ—￣￣ｒ—｜??１〇＇２＊?Ｐｔ?，??１０．３．?〇?〇７１１ｉ?．??一?Ｒｅ?Ｐｄｆ?ｇｌｒ??ｖ?１０?ｉ?Ｒｈ?ｉ??ｈ?＊?Ｍ〇ｓ２??１０＾１?ＮＩｑ?ａ?Ｃｕ?１??＜?ｗ?Ｃｏ８?°?Ａｕ〇?：??？０?１０?Ｖ?Ａｕ（１１１）?］??１〇．７，?Ｎｂ０?撕。?，??１０＇?ｉ??－０．８?－０．６?－０．４?－０．２?０．０?０．２?０．４?０．６?０．８??ＡＧＨ．?（ｅＶ）??圖１－５交換電流密度和材料表面吸附的氫原子自由能之間的火山圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｖｏｌｃａｎｉｃ?ｍａｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ａｎｄ?Ａ?Ｇｈ??金屬ｐｔ是性能最好的析氫催化劑，但是由于ｐｔ的儲量少，所以成

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???０？０?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ??＿〇?５?＿?ＮｉＯ，Ｒｕ０＾＾ｐ；＞Ｒｈ〇?＿??１?－ｌ．ｏ－?ｙ?＼?－??＾?Ｖｉ〇，??Ｊ－１５＿?ｒ?Ｖ＇??－２．０?－?ｃｔｂ?Ａ?＼?－??．?．?Ａ??ｒ＞?１?／?１?｜?｜?＼?＼??七１?０１２３４??ｙｅ＾?—，??圖１－６氧氣理論析出過電勢與兩種中間體（＊０，?＊０Ｈ）標(biāo)準(zhǔn)自由能的差異的關(guān)系??Ｆｉｇ．?１－７?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｏｖｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｆｏｒ?ｏｘｙｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｖｓ．?ｔｈｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ｆｒｅｅ??ｅｎｅｒｇｙ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ（ＡＧ＊〇－ＡＧ＊〇Ｈ）?ｆｏｒ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｂｉｎａｒｙ?ｏｘｉｄｅｓ??１．４．１責(zé)金屬催化劑??ＯＥＲ貴金屬催化劑主要是Ｒｕ和Ｉｒ的氧化物，Ｒｕ〇２和Ｉｒ０２無論是在酸性和堿性??溶液中都具有優(yōu)異的催化活性，觀察圖１－６我們也可以得出這個結(jié)論。ＯＥＲ活性與每??個晶面的配位不飽和金屬位點的密度相關(guān)，這種依賴于表面取向的活性可以指導(dǎo)催化??劑的設(shè)計，Ｓｔｏｅｒｚｉｎｇｅｉ＾ｌ等探宄了不同晶面取向?qū)Γ遥酰希辏校桑颍茫獯呋钚缘挠绊�，�??們首次報道了在０．１?ＭＫ０Ｈ中ＲｕＣｈ和Ｉｒ〇２的（１００）晶面比熱力學(xué)上更穩(wěn)定的（１１０）??晶面的催化活性更高，其中Ｒｕ〇２的（１００）晶面表現(xiàn)出迄今為止報道的氧化物的最高??內(nèi)在活性，這要比主要為（丨１０）和（１０１）晶面的納米顆粒的活性大一個數(shù)量級。??Ｃｈｅｒｅｖｋ〇ｌ４６］等提出


本文編號：3360921