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(shì)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(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。近年來(lái),高性能催化劑的設(shè)計(jì)以及性能調(diào)控引起了廣泛關(guān)注。通過(guò)有效的策略對(duì)催化劑進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),可以增加催化活性位點(diǎn)數(shù)目或者增強(qiáng)每一個(gè)活性位點(diǎn)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(guò)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(shí)現(xiàn)了電催化分解水催化劑的可控制備并對(duì)其催化性能予以研究。主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分:首先,我們通過(guò)簡(jiǎn)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(guò)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(diǎn)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(guò)調(diào)節(jié)催化劑的成分和晶型結(jié)構(gòu),成功制備了無(wú)定型三金屬水滑石結(jié)構(gòu),材料的無(wú)定型化引入了大量的金屬空位和豐富的氧空位,這些位點(diǎn)有利于中間體的吸附能和降低反應(yīng)勢(shì)壘,并且第三種過(guò)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(lái)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(yè)數(shù)】：155 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(gè)典型的電化學(xué)水分解體系中，如圖 1.3 所示，陰極和陽(yáng)極分應(yīng)，即陰極通過(guò)析氫反應(yīng) (HER) 產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極通過(guò)析氧反應(yīng) 26]。公式 1.1-1.3 分別是水分解的兩個(gè)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(shì)壘 237 kJ mol1，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)電勢(shì) 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(wèn)題，我們必須選擇合適的催化劑來(lái)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(yáng)極通.3 分別是水分解的兩個(gè)半反應(yīng)和總水分解的能量勢(shì)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(wèn)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(hào)：3402339