電解水是一種清潔有效、最有前景的產(chǎn)氫、產(chǎn)氧的方法。目前被廣泛研究的電解水催化劑多為粉末狀材料,需要添加粘合劑將其固定在玻碳電極上進(jìn)行性能測試。粘合劑不僅增大了催化劑和電解液的接觸電阻、導(dǎo)致催化劑團(tuán)聚影響催化活性,而且測試過程產(chǎn)生的氣泡易致催化劑脫落,帶來穩(wěn)定性問題。原位制備三維多孔電極材料不需要粘合劑,能夠提供巨大的催化劑和電解液之間的接觸面積,且多孔結(jié)構(gòu)有利于氣泡釋放,能夠增強(qiáng)催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。近年研究可知,在三維導(dǎo)電基底如泡沫銅、泡沫鎳上負(fù)載或直接原位生長納米催化劑,可得到高效、穩(wěn)定的電解水催化劑電極材料�；谝陨险J(rèn)識(shí),本論文通過不同的方法合成三維催化劑電極材料,并研究其電解水產(chǎn)氫（HER）及產(chǎn)氧（OER）性能,主要研究內(nèi)容如下:（1）通過水熱法合成前驅(qū)體,后經(jīng)過熱處理成功在泡沫銅上合成碳化鉬納米花、納米帶催化劑（Mo_xC/Cu）。HER電化學(xué)測試結(jié)果表明,Mo_xC/Cu在堿性和酸性介質(zhì)中均具有優(yōu)異的耐久性,在200 mA cm^–2的電流密度下,表現(xiàn)出169和194 mV（vs.RHE）的低過電位,在1 M ... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電解水裝置示意圖

析氫反應(yīng)的發(fā)生，最開始是 H+吸附在催化劑的催化劑表面的活性位點(diǎn)），這個(gè)過程稱為電化學(xué)氫步驟（Discharge step），如方程(1-3)。之后一個(gè) H*如方程(1-4)，這一步驟稱為電化學(xué)脫附步驟（Heyro學(xué)重組步驟（Tafel step），在催化劑表面結(jié)合成 H2 原理[14]，析氫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)依賴于催化劑和 H*之間 HER 在各種催化劑表面的反應(yīng)速率與氫化物生成能山曲線[16]。由于當(dāng)時(shí)氫吸附能（ ）既沒有實(shí)驗(yàn)形成能來描述吸附行為。2004 年，N rskovs 課題組用密度泛函理論（DFT）計(jì)算相應(yīng)催化劑的 ，催化劑活性的性能（其中 為橫坐標(biāo)，交換電流代催化科學(xué)的重要組成部分，現(xiàn)在 可以直接得活性方面發(fā)揮了不可或缺的作用[19]。

來有很多關(guān)于 Pt 基催化劑性能優(yōu)化的研究，這不僅提高了催化劑的性能料制備的費(fèi)用。研究表明二維 MoS2是潛在的析氫催化劑，但其催化反應(yīng)活性邊緣部位，而惰性表面不參與反應(yīng)。為了解決這個(gè)問題，Weina Ren沉積（ALD）技術(shù)，在 MoS2納米片的惰性表面修飾超細(xì) Pt 納米顆粒，以[24]。如圖 1-3 所示，優(yōu)化后的 Pt/MoS2催化劑（～2.2 wt%）具有低起始過）、小 Tafel 斜率（52 mV Dec1）以及優(yōu)異的 HER 穩(wěn)定性，催化性能近似化劑。Piyali Bhanja 等以月桂酰肌氨酸鈉為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，在水熱條件下合氧化錫（MTO-S），然后用簡單的濕化學(xué)方法在其表面負(fù)載 Pt 納米粒子，氧化錫（MTO-S）[25]。對(duì)摻雜 Pt 的介孔 SnO2納米材料的電化學(xué)水裂解測金屬/金屬氧化物納米粒子在介孔表面的分散和電子轉(zhuǎn)移可以提高 Pt@M材料的析氫活性。結(jié)果表明，Pt@MTO-S 表現(xiàn)出極好的 HER 活性，在 過電位為 73 mV。


本文編號(hào)：3372728