由于能源危機和環(huán)境問題,電解水作為一種清潔高效的制氫技術(shù)而受到越來越多的關(guān)注。電解水的整體效率取決于陽極的析氧反應(yīng)（OER）。目前,具有良好的OER催化性能的貴金屬Ru和Ir基催化劑儲量稀少且穩(wěn)定性差,因而在地殼中儲量豐富的過渡金屬（如Ni、Co、Fe）具有較高的穩(wěn)定性和活性而成為潛在的替代品。本文以雙模板和化學(xué)沉積法制備了三維有序大孔介孔Ni（3DOM/m Ni）并研究其電催化OER性能。然后拓展到Ni-Co合金,并從Ni-Co 比例和孔道結(jié)構(gòu)兩個方面探討了對OER性能的影響。下面是本文的主要結(jié)果:1)本文分別以PMMA和表面活性劑Brij 58作為大孔和介孔模板制備了大孔介孔Ni,并在1.0 M KOH溶液中研究了其OER性能。大孔模板PMMA的尺寸為340 nm,以此為模板制備的3DOM/m Ni具有互相連通的分層次多孔結(jié)構(gòu),大孔尺寸為340 nm,與模板PMMA大小相同。介孔的尺寸范圍是3-5 nm。將3DOM/m Ni用于OER性能研究時展現(xiàn)出比商業(yè)RuO2更好的性能。2)為了進一步提高3DOM/m Ni的性能,本文引入第二種過渡金屬Co,采用同樣的方法制備了六個比例的鎳鈷合... 

【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)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＯＥＲ的反應(yīng)示意圖和自由能??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｏｘｙｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｆｒｅｅ?ｅｎｅｒｇｙ??

圍內(nèi)??（０－１４）實現(xiàn)了高性能的整體電解水，在ｌＯｍＡｃｍ－２下的電位僅為１．４５?Ｖ?（ｐＨ?＝?０）??或１．４７?Ｖ?（ｐＨ?＝?１４）。另外，還可以通過減少Ｒｕ０２和Ｉｒ０２的負載量并將其涂覆在導(dǎo)??電基底上來提高催化劑的分散性。??３?Ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ?Ｅｔｅｈｉｎｇ?ＲｕｌｒＺｎＯｗ?Ｈｏｌｉｎｇ?ＲｕｌｌＯｘ??胸?？丨一???＾?二：二?￣—??奪霉：？每??幸?Ｚｎ?＾?Ｒｕ?ｊｐ?ｉｒ?＾?２－Ｍ０ｔｎｙｉｉｍｉａａｚｏｉ０??翻爾通ｓ??圖１－２?（ａ）?ＲｕＩｒＺｎＯｘ納米籠催化劑的合成示意圖，（ｂ－ｃ）催化劑的ＴＥＭ圖，插圖：局部結(jié)構(gòu)??的放大圖，（ｄ）?ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ圖像和ＥＤＸ元素映射［２７］??Ｆｉｇ．?１－２?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＲｕＩｒＺｎＯｘ?ｎａｎｏ－ｎｅｔｃａｇｅ?ｃａｔａｌｙｓｔ，?（ｂ－ｃ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＲｕＩｒＺｎＯｘ，?ｉｎｓｅｔ：??ｍａｇｎｉｆｉｅｄ?ｉｍａｇｅｓ，?（ｄ）?ＡＣ?ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?ＥＤＸ?ｅｌｅｍｅｎｔａｌ?ｍａｐｐｉｎｇ??１．４．２過渡金屬基催化劑??過渡金屬Ｍ、Ｃｏ、Ｆｅ等具有成本低廉和儲量豐富等特點而有望成為貴金屬基催??化劑的替代品。常見的過渡金屬基催化劑有過渡金屬氧化物、氫氧化物、磷化物、硫??化物和氮化物等［２８？］。目前過渡金屬基氧化物因在堿性電解液中展現(xiàn)出良好的電催化??活性和穩(wěn)定性而被廣泛報道。如Ｌｙｏｎｓ組發(fā)現(xiàn)電沉積的ＮｉＯ膜的電化學(xué)老化會增??加活性相的表面濃度，從而使ＯＥＲ的催化活性提高了?１０倍以上。文獻中己經(jīng)報道了??很多種制備過渡

中還原得到金屬納米顆??粒修飾的ＳＦＮＭ，該催化劑在電流密度為１０?ｍＡｃｍ＇２時顯示出０．３６?Ｖ的ＯＥＲ過電位??和?５９?ｍＶ?ｄｅｃ—１?的?Ｔａｆｅｌ?斜率。該性能要優(yōu)于?Ｂａ〇．５ＳｒＧ．５Ｃｏａ８Ｆｅ〇．２〇３－ｓ?（ＢＳＣＦ），且接近??于商用Ｉｒ〇２催化劑。這種出色的ＯＥＲ性能可歸因于氧空位以及鈣鈦礦主鏈上溶解的??Ｆｅ－Ｎｉ合金納米顆粒。??ｂ?？零擎？嫌??°?ＯＨ?ＯＨ??二??２ＡＢＤＢＨＢＳＨｉ?▲??Ｓｕｂｓｔｆ＾＇?ｐ＊ｒｏｖ＊ｋｉｔ＊??圖１－３?Ｕ）以氧氣為基礎(chǔ)的電化學(xué)存能和轉(zhuǎn)換技術(shù)，（ｂ）鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，（ｃ）鈣鈦礦／碳復(fù)合材??料中碳在ＯＲＲ／ＯＥＲ中的主要功能示意圖［３８）??Ｆｉｇ．?１－３?（ａ）?Ｏｘｙｇｅｎ－ｂａｓｅｄ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ?ａｂｏｕｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ａｎｄ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，?（ｂ）??Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?（ｃ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??ｆｏｒ?ＯＲＲ／ＯＥＲ??１．４．４尖晶石結(jié)構(gòu)材料??尖晶石型氧化物一般表現(xiàn)為立方對稱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)通式為ＡＢ２Ｘ４，其中Ａ和Ｂ??通常由第二、三主族元素以及第一行過渡金屬元素組成，具有多種價態(tài)形式。其中Ａ??價態(tài)多為＋２和＋４，Ｂ多為＋２和＋３價，Ｘ多為－２價。目前Ｃｏ基尖晶石結(jié)構(gòu)材料作為??高效穩(wěn)定的ＯＥＲ催化劑而受到廣泛研宄。如Ｚｈａｎｇ組［４２］通過靜電紡絲技術(shù)制備了一??維尖晶石Ｃ〇Ｆｅ２０４納米纖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Bimetallic Nickel Cobalt Sulfide as E cient Electrocatalyst for Zn–Air Battery and Water Splitting[J]. Jingyan Zhang,Xiaowan Bai,Tongtong Wang,Wen Xiao,Pinxian Xi,Jinlan Wang,Daqiang Gao,John Wang.  Nano-Micro Letters. 2019(01)



本文編號：3388211