本文關(guān)鍵詞：多邊形磷化鈷合成及其電化學(xué)析氫性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氫氣作為一種新型的綠色能源,有機(jī)會取代傳統(tǒng)的化石能源,作為人類主要的能源供給。地球上絕大多數(shù)的氫能源是以水的狀態(tài)存在的,通過電解水制氫是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N制備氫氣的方法。過渡金屬磷化物已憑借其優(yōu)良的催化活性受到人們的廣泛關(guān)注。而磷化鈷作為過渡金屬磷化物大家庭中的重要一員,在電解水領(lǐng)域已表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。傳統(tǒng)的磷化鈷制備是由紅磷等對氧化鈷進(jìn)行磷化,磷化產(chǎn)生的磷化鈷磷原子與鈷原子的比例并不一定。本文通過次磷酸鈉熱分解,對各種不同形貌的氧化鈷以及其他鈷鹽的前驅(qū)體進(jìn)行磷化,在磷化的過程中盡量能夠保持鈷鹽前驅(qū)體的形貌,使制備得到的磷化鈷具有較大的比表面積,從而在催化析氫的反應(yīng)中能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)以沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)-67(ZIF-67)為前驅(qū)體,通過兩步燒結(jié)的方法,首先在能夠保持框架結(jié)構(gòu)的前提下得到十二面體的氧化鈷,然后盡量緩慢的升高溫度得到具有微觀十二面體結(jié)構(gòu)的磷化鈷,所獲得的磷化鈷由于規(guī)整的微觀形貌,具有優(yōu)良的催化性能,在電化學(xué)極化曲線中,電流密度達(dá)到20 mA cm-2時,電極的過點(diǎn)位在380 mv左右,相應(yīng)的塔菲爾斜率為93 mv decade-1。通過改變磷化溫度發(fā)現(xiàn),當(dāng)磷化溫度過高時,十二面體形貌遭到破壞,析氫效果大大降低。而當(dāng)磷化溫度較低時,雖然能夠得到磷化鈷的晶型,但是由于磷化過程的不完全,使其析氫效果欠佳。(2)以氯化鈷,檸檬酸鈉和鈷氰化鉀為原料合成具有納米立方結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)框架材料(MOFs),并以此為前驅(qū)體通過相同的方式進(jìn)行磷化,制備得到了具有較大比表面積(53.2 m2 g-1)的形貌,結(jié)構(gòu)均勻的納米立方磷化鈷,其具有良好的析氫催化性能,當(dāng)通過電極上的電流密度為50 mA cm-2時,析氫過電位僅為220 mv,相應(yīng)的塔菲爾斜率為58 mv decade-1。與此同時,由于鈷與鎳具有相似的催化特性,采用同樣的鎳鹽對前驅(qū)體進(jìn)行d{雜,以期在后續(xù)的反應(yīng)步驟中得到磷化鈷與磷化鎳二元納米粒方晶粒,但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,由于鎳鹽的加入,在磷化過程中生成的磷化鎳的形變與磷化鈷不同,會造成局部應(yīng)力,使得動力學(xué)上有利于催化進(jìn)行的納米立方結(jié)構(gòu)很難維持穩(wěn)定。同時鎳通過傳統(tǒng)的磷化方式磷化后生成的產(chǎn)物的催化性能并不高,因此鎳鈷二元d{雜的磷化物并不能明顯的改善一元磷化鈷的催化性能。(3)通過不同的方式合成了其他形貌包括片層狀、花狀等的鈷鹽前驅(qū)體,采用同樣的方式對其進(jìn)行磷化,最終均能得到和前驅(qū)體形貌結(jié)構(gòu)相似的磷化鈷納米材料,并且具有優(yōu)良的催化性能。450°C磷化的片層狀磷化鈷具有最佳的催化活性(電流密度為5 mA cm-2,析氫過電位為224 mv,對應(yīng)的塔菲爾斜率為61 mv decade-1)。而對于花狀的磷化鈷,由于其每個 花瓣‖很薄,450°C磷化后的產(chǎn)物在析氫反應(yīng)過程中開始時的性能優(yōu)于350°C的產(chǎn)物(電流密度為1 mA cm-2時,450°C產(chǎn)物析氫過電位僅為67 mv,350°C產(chǎn)物為98 mv),當(dāng)電流繼續(xù)增大,有可能形貌遭到一定程度的破壞,導(dǎo)致析氫性能略有下降(電流密度達(dá)到50 mA cm-2時,450°C產(chǎn)物析氫過電位僅為224 mv,350°C產(chǎn)物為214 mv)。
【關(guān)鍵詞】：磷化鈷 磷化鎳 次磷酸鈉 電化學(xué)析氫
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ138.12;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-30
• 1.1 國內(nèi)外能源的現(xiàn)狀13-14
• 1.2 新能源與可再生能源的開發(fā)與利用14-16
• 1.2.1 太陽能的利用與局限14-15
• 1.2.2 風(fēng)能發(fā)電的現(xiàn)狀與局限15
• 1.2.3 水力發(fā)電的現(xiàn)狀與局限15-16
• 1.2.4 生物質(zhì)能的利用16
• 1.3 清潔新能源-氫氣16-20
• 1.3.1 電解水制氫17
• 1.3.2 熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫17
• 1.3.3 化石燃料制氫17-18
• 1.3.4 太陽能半導(dǎo)體光催化分解水制氫18-19
• 1.3.5 超臨界水中生物質(zhì)催化氣化制氫19-20
• 1.4 電催化陰極析氫反應(yīng)20-25
• 1.4.1 氫離子在陰極上e蠡乖，
  
  本文編號：337901
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