電分解水是一種產(chǎn)生清潔可持續(xù)能源的有效方式,也是可持續(xù)能源循環(huán)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),但是高的分解能量勢壘和低的催化效率極大地限制了這種可再生能源技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,發(fā)展高活性的分解水催化劑是解決這一個問題的關(guān)鍵。近年來,高性能催化劑的設(shè)計以及性能調(diào)控引起了廣泛關(guān)注。通過有效的策略對催化劑進(jìn)行合理的設(shè)計,可以增加催化活性位點數(shù)目或者增強(qiáng)每一個活性位點的反應(yīng)性,從而顯著地提高催化劑的催化性能。本論文通過納米結(jié)構(gòu)工程,缺陷與成分的調(diào)控以及相變與界面工程的構(gòu)建等策略實現(xiàn)了電催化分解水催化劑的可控制備并對其催化性能予以研究。主要內(nèi)容分為以下幾個部分:首先,我們通過簡單經(jīng)濟(jì)的一步化學(xué)氣相沉積法制備了自負(fù)載三維的過渡金屬磷化銅納米線,這種自負(fù)載三維的納米線結(jié)構(gòu)顯著地增加活性位點的數(shù)目,利于電子的定向傳輸、氣體的產(chǎn)生、電解液的擴(kuò)散以及氣泡的排除,從而提高了電分解水的催化性能。其次,我們通過調(diào)節(jié)催化劑的成分和晶型結(jié)構(gòu),成功制備了無定型三金屬水滑石結(jié)構(gòu),材料的無定型化引入了大量的金屬空位和豐富的氧空位,這些位點有利于中間體的吸附能和降低反應(yīng)勢壘,并且第三種過渡金屬的引入調(diào)節(jié)了催化劑的電子結(jié)構(gòu)和優(yōu)化活性... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

基于電催化的可持續(xù)能源前景示意圖

圖 1.2 氫能產(chǎn)生和利用的可持續(xù)途徑[7]。re 1.2 A sustainable pathway for the production and utilization of hyenergy[7].一個典型的電化學(xué)水分解體系中，如圖 1.3 所示，陰極和陽極分應(yīng)，即陰極通過析氫反應(yīng) (HER) 產(chǎn)生氫氣，陽極通過析氧反應(yīng) 26]。公式 1.1-1.3 分別是水分解的兩個半反應(yīng)和總反應(yīng)式，在整外部電壓需克服水分解的能量勢壘 237 kJ mol1，這個值對應(yīng)于熱力學(xué)電勢 1.23V。盡管水分解的理論是非常清楚的，但是還不際應(yīng)用[27]。電解水最早的商業(yè)應(yīng)用可以追溯到 19 世紀(jì) 90 年代，多年的發(fā)展，電化學(xué)分解水僅占全球 H2供應(yīng)量的 4%，這主要是率低[28]。為了解決這一問題，我們必須選擇合適的催化劑來提。在選擇合成的催化劑之前，我們有必要首先深入了解電化學(xué)分

able pathway for the production and uenergy[7].學(xué)水分解體系中，如圖 1.3 所示，析氫反應(yīng) (HER) 產(chǎn)生氫氣，陽極通.3 分別是水分解的兩個半反應(yīng)和總水分解的能量勢壘 237 kJ mol1，3V。盡管水分解的理論是非常清楚解水最早的商業(yè)應(yīng)用可以追溯到 19化學(xué)分解水僅占全球 H2供應(yīng)量的 解決這一問題，我們必須選擇合適催化劑之前，我們有必要首先深入

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Heterostructured Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction Under Alkaline Conditions[J]. Jumeng Wei,Min Zhou,Anchun Long,Yanming Xue,Hanbin Liao,Chao Wei,Zhichuan J.Xu.  Nano-Micro Letters. 2018(04)
[2]基于碳纖維材料基底的電解水制氫催化劑的研究進(jìn)展[J]. 佟珊珊,王雪靖,李慶川,韓曉軍.  分析化學(xué). 2016(09)



本文編號：3402339