發(fā)布時(shí)間：2021-08-26 04:43

　　通過水分解過程將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能是一條行之有效的途徑,這將更好地為人類的生活和生產(chǎn)提供清潔能源。在水的全分解過程中,水氧化反應(yīng)在熱力學(xué)上需要較高的能壘,且經(jīng)歷四個(gè)電子和四個(gè)質(zhì)子的復(fù)雜轉(zhuǎn)移過程,是研究的瓶頸,因此,開發(fā)高效、穩(wěn)定和廉價(jià)的水氧化電催化劑來加速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是至關(guān)重要的。首先,選用中性4-羥乙基哌嗪乙磺酸（HEPES）緩沖溶液來溶解Co2+,可有效地避免Co2+在緩沖溶液中沉淀的問題。采用電化學(xué)沉積方法,在氟摻雜二氧化錫（FTO）導(dǎo)電玻璃上制備出鈷基異相催化劑（Co-Hi）。在0.1 M的磷酸緩沖溶液（pH = 7.0）中,在1.39 V vs.NHE的電位下,Co-Hi/FTO電極的水氧化電流密度可以達(dá)到1.5 mA/cm2,并且可以穩(wěn)定至少20小時(shí),法拉第效率高達(dá)98%。其次,以三羥甲基氨基甲烷（Tris）與Cu2+原位形成的Cu-Tris配合物為前驅(qū)體,通過電化學(xué)沉積的方法在銦錫氧化物（ITO）導(dǎo)電玻璃上制備銅基異相催化劑（Cu-Tris）。在磷酸緩沖溶液（0.2 M,pH = 12.0）中,在390 mV的過電位下,Cu-Tris/ITO電極的電催化水氧化電流密度達(dá)到1m... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

光陽極和光陰極組裝PEC水分解體系的示意圖

得到不同的基于貴金屬Ｒｕ水氧化催化劑［４８＿５Ｇ］。??２０１４年，Ｔｒｕｄｅｌ課題組［５１］采用光致降解的方法制備材料，研究發(fā)現(xiàn)該Ｉｒ〇ｘ材??料在酸性條件下具有水氧化活性。催化劑的制備過程如圖１．６ａ所示，Ｉｒ（ａｃａＣ）３通過簡(jiǎn)單??旋涂的方法負(fù)載到ＦＴＯ導(dǎo)電玻璃表面，然后在紫外燈下照射１小時(shí)，最后分別在１〇〇?°Ｃ??和５００?°Ｃ下鍛燒１小時(shí)，得到的電極分別為無定形的ＩｒＯ／ａ－ＩｒＣＵ和結(jié)晶的ＩｒＯＪｃ－ＩｒＯ，－）。??ａ－ＩｒＣＵ崔化劑的掃描電鏡（ＳＥＭ）結(jié)果（圖１．６ｂ）說明催化劑已經(jīng)把ＦＴＯ基底全覆蓋了，??而且很致密。在１ＭＨ２Ｓ０４溶液中，對(duì)得到的催化劑進(jìn)行電催化水氧化性能測(cè)試，循環(huán)??伏安（ＣＶ）曲線如圖１．６ｃ所示。結(jié)果表明，ａ－ＩｒＣＵ崔化劑表現(xiàn)出更好的催化效果。為了??探究催化劑的穩(wěn)定性，在１?ｍＡ／ｃｍ２的恒定電流密度下，對(duì)兩個(gè)催化劑進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間電解??測(cè)試，結(jié)果如圖１．６ｄ所示，ａ－ＩｒＯｊｉ化劑在測(cè)試過程中的電位基本沒變，而ｃ－Ｉｒ〇Ａ．催化??劑的電位有所增加

學(xué)沉積生成具有水氧化活性的物質(zhì)。以ＩＴＯ導(dǎo)電玻璃為工作電極，在含有０．５?ｍＭ?Ｃｏ２＋??的ＫＰｉ緩沖溶液中，在１．２９?Ｖ?ｖｓ．?ＮＨＥ的電位下進(jìn)行恒電位電解，７小時(shí)之后，ＩＴＯ表??面沉積上一層深色的薄膜（Ｃｏ－Ｐｉ），催化電流密度可以達(dá)到１．１?ｍＡ／ｃｍ２?（圖１．８ｂ），??這就說明催化劑己經(jīng)在ＩＴＯ表面原位形成，而沒有Ｃｏ２＋的情況下，催化電流密度只有??２５?ｎＡ／ｃｍ２。利用ＳＥＭ測(cè)試對(duì)Ｃｏ－Ｐｉ催化劑的表面形貌進(jìn)行表征，結(jié)果（圖１．８ｃ）表明，??該催化劑是由一些納米顆粒組成的，且存在一些裂痕。另外，能量散射Ｘ射線能譜（ＥＤＸ）??測(cè)試表明，該催化劑材料由Ｃｏ、Ｐ、Ｋ和０元素組成，Ｐ和Ｋ元素表明催化劑表面有磷??酸鹽的附著。在０．１?Ｍ?ＫＰｉ緩沖溶液中，Ｃｏ－Ｐｉ催化劑Ｔａｆｅｌ曲線測(cè)試（圖１．８ｄ）表明其??Ｔａｆｅｌ斜率為６０?ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ。此外，該催化劑達(dá)到１?ｍＡ／ｃｍ２的催化電流密度的過電位是??４２０?ｍＶ。后續(xù)的研究［６６］表明，Ｃｏ－Ｐｉ催化劑在催化過程中具有自我修復(fù)能力，磷酸鹽在??自我修復(fù)過程中起到了舉足輕重的作用。在電催化水氧化過程中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體聚合物電解質(zhì)水電解池電極的優(yōu)化研究[J]. 馬霄平,宋世棟,譚忠印,張華民,衣寶廉.  電源技術(shù). 2006(08)



本文編號(hào)：3363569