電解水是非常有希望應(yīng)用于能量的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換,但緩慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的氧析出反應(yīng)阻礙了其廣泛應(yīng)用。由于氧析出反應(yīng)對(duì)綠色能源生產(chǎn)和儲(chǔ)存的重要性,人們一直在尋找高效、低成本的氧析出電催化劑。貴金屬氧析出催化劑的大規(guī)模應(yīng)用受到其高成本和稀缺性的嚴(yán)重制約,而雙金屬層狀氫氧化物（LDHs）由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和較好氧析出性能,常被認(rèn)為有望替代貴金屬用于氧析出反應(yīng)。然而,LDHs的廣泛應(yīng)用受到其電子性質(zhì)和活性位點(diǎn)的限制。本文主要通過(guò)化學(xué)刻蝕LDHs來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)用于增強(qiáng)的氧析出反應(yīng),具體內(nèi)容主要如下:1.作者通過(guò)簡(jiǎn)單有效的酸刻蝕LDHs的方法,在室溫下對(duì)LDHs成功實(shí)現(xiàn)了缺陷的引入和形貌結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。酸刻蝕能夠增加無(wú)序度、提高導(dǎo)電性和調(diào)整表面性質(zhì),同步輻射數(shù)據(jù)和透射電子顯微鏡圖像為酸蝕刻后形成多種空位提供了強(qiáng)有力的證據(jù),這些空位從而導(dǎo)致氧析出催化活性的增強(qiáng)。同時(shí),酸刻蝕使得LDHs納米片變薄和表小,暴露了更多的活性位點(diǎn)。本研究不僅揭示了空位缺陷對(duì)電催化劑的關(guān)鍵作用,而且還開辟了一個(gè)簡(jiǎn)單的路線來(lái)優(yōu)化電子結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)開發(fā)未來(lái)的電催化劑。2.基于LDHs的體相形式和導(dǎo)電性差等問(wèn)題,作者通過(guò)簡(jiǎn)單有效、方... 

【文章來(lái)源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

酸性電解液（藍(lán)線）和堿性電解液（紅線）中的OER機(jī)理其中黑線代表形成過(guò)氧化物，黑線代表形成過(guò)氧化物MOOH中間體的反應(yīng)過(guò)程，綠線代表兩個(gè)含氧中間體M-O直接生成

碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。FeNi-LDH 和 Mxene 之間強(qiáng)的相互作用和突出的電荷轉(zhuǎn)移不僅提高了 FeNi-LDH/Ti3C2-Mxene 復(fù)合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，而且也加快了FeNi-LDH 在氧析出過(guò)程中的氧化還原。得到的 FeNi-LDH/Ti3C2-Mxene 復(fù)合物在堿性條件下的氧析出性能、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性都比 RuO2和 FeNi-LDH/rGO 的好同理，也有很多研究工作者將 LDHs 負(fù)載到石墨烯[54-56]或者和碳量子點(diǎn)[57]復(fù)合以提高 LDHs 的導(dǎo)電性，從而增強(qiáng)氧析出催化性能。這種能大幅提高氧析出催化活性的關(guān)鍵因素就是載體與 LDHs 之間的協(xié)同作用及載體非常好的導(dǎo)電性克服了LDHs 導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)。

1.3.2.2 LDHs 的結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)調(diào)控除了將 LDHs 負(fù)載到高導(dǎo)電性的載體上以外，還可以改變其形貌結(jié)構(gòu)通過(guò)暴露更多的活性位點(diǎn)和調(diào)控電子結(jié)構(gòu)來(lái)提高 LDHs 的氧析出催化性能。LDHs 層間存在陰離子大多數(shù)情況下為一些無(wú)機(jī)陰離子小分子，除此之外，有機(jī)物陰離子、生物分子和納米顆粒也能進(jìn)入層間，這些陰離子分割并且平衡 LDHs 的主體層板。因此，將 LDHs 剝離成單層或者少層結(jié)構(gòu)來(lái)增加氧析出催化活性是一種非常有效的方法。Hu[60]課題組先通過(guò)陰離子交換來(lái)減小與主體層板的作用力，再在甲酰胺中成功剝離得到單層的 LDH 納米片（圖 1.4），厚度約為 0.8 nm。并且單層的 LDH在超聲剝離的過(guò)程中形貌發(fā)生了破壞，導(dǎo)致了更多缺陷的形成和邊緣開放配位位點(diǎn)數(shù)目的增加。剝離后的 LDH 相對(duì)于剝離前具有更好的導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性以及更多的活性邊緣。在堿性環(huán)境下，剝離得到的單層 LDH 的氧析出催化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于剝離之前的 LDHs，甚至剝離得到的單層 NiFe-LDH 的氧析出催化性能要比商業(yè)的 IrO2還要好得多，這主要是因?yàn)閯冸x后單層 LDH 的活性位點(diǎn)和電化學(xué)活性面積得到了顯著地增加，并且降低了電荷轉(zhuǎn)移的電阻。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]陰離子對(duì)氮摻雜石墨烯修飾金屬雙氫氧化合物結(jié)構(gòu)與贗電容性能的影響（英文）[J]. Nasir Mahmood,Muhammad Tahir,Asif Mahmood,楊文龍,古興興,曹傳寶,張亞文,侯仰龍.  Science China Materials. 2015(02)



本文編號(hào)：3393755