目前,能源危機(jī)和環(huán)境問題已經(jīng)引起人類的高度重視,開發(fā)新能源迫在眉睫。電解水制氫技術(shù)越來越受研究者們的青睞。電解水其中的一個(gè)半反應(yīng)為氧析出反應(yīng)（OER）,OER是一個(gè)四電子反應(yīng),其反應(yīng)速率緩慢會(huì)限制電解水生成氫氣的效率。Ir基化合物是活潑的OER電催化劑,其性能優(yōu)良,但成本高,資源不足,導(dǎo)致它的應(yīng)用范圍有限。近年來,關(guān)于低成本的過渡金屬基催化劑的研究成為熱點(diǎn)。許多研究已證實(shí),雙過渡金屬化合物電催化劑的OER性能優(yōu)于相應(yīng)的單金屬化合物的性能。此外,將催化劑與導(dǎo)電性能高的泡沫鎳（NF）結(jié)合在一起,可以提高電子運(yùn)輸速度,可以進(jìn)一步改善材料的活性和穩(wěn)定性。雙過渡金屬化合物電催化劑的催化性能仍然具有很大的提升空間。本文通過P摻雜、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)、Fe的引入構(gòu)筑三元過渡金屬化合物這三種方法來進(jìn)一步提高鈷鎳雙金屬化合物催化活性。具體研究內(nèi)容如下:（1）P摻雜是一種提高催化劑OER性能的有效策略,大部分文獻(xiàn)中P摻雜的催化劑是體相摻雜,而催化劑的表面P摻雜對(duì)OER的性能影響未見報(bào)道。本文采用三步法（水熱+煅燒+磷化）在NF基底上合成了表面P摻雜鈷酸鎳（P-NiCo₂O₄

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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017年全球一次能源消費(fèi)量以及對(duì)2040年全球一次能源需求的預(yù)測(cè)

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1.2氫在整合不同能源領(lǐng)域中的重要性[3]Figure1.2Importanceofhydrogeninintegratingdifferentenergysectors[3]1.1.3目前制氫技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)氫元素在地球上資源豐富，而自然氫極少。所以想要大規(guī)模地生產(chǎn)氫氣，必須通過分解含氫的物質(zhì)。尋找出高效、低成本和大規(guī)模氫氣的生產(chǎn)方法成為人類面臨的難題。目前主要的制氫方法如下[4]：（1）化石燃料制氫：顧名思義，采用化石燃料如煤和天然氣制氫屬于化石燃料制氫。利用煤的氣化、焦化和天然氣的催化裂解獲得氫氣。當(dāng)前，這種氫氣生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，各大化工廠均在應(yīng)用這種技術(shù)。然而，化石燃料的儲(chǔ)量有限，并且其生產(chǎn)過程中需要消耗大量的能量，導(dǎo)致制取氫氣成本較高。另外所使用的化石燃料不可再生，產(chǎn)生的污染物破壞環(huán)境[5]。所以這種制氫方式不能長期大規(guī)模應(yīng)用。（2）光解水制氫：光解水制氫技術(shù)利用豐富的太陽能、過渡金屬催化劑、TiO2半導(dǎo)體來催化水分解[6]。相比較來說，太陽光雖然環(huán)保又節(jié)能，但是其轉(zhuǎn)化效率低，技術(shù)不夠成熟。過渡金屬催化劑容易很快失活，造成生產(chǎn)成本偏高。（3）生物質(zhì)制氫：生物質(zhì)即動(dòng)物、植物、微生物和代謝產(chǎn)物。生物質(zhì)制氫一般包括生物質(zhì)氣化制氫和微生物制氫。生物氣化制氫是用熱化學(xué)方法產(chǎn)生氫氣的。微生物制氫是使用微生物，在常溫常壓下，通過酶催化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。其優(yōu)

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文51.2.2電解水過程電解水時(shí)采用三電極電解槽，如圖1.3所示[12]，由四部分組成：（1）工作電極；（2）對(duì)電極；（3）參比電極；（4）電解液。電解水過程分為兩個(gè)半反應(yīng)：陽極發(fā)生析氧反應(yīng)（OER），陰極發(fā)生析氫反應(yīng)（HER）。在酸堿性或中性電解液中，析氧和析氫反應(yīng)電解方程式如下：酸性條件下，陽極：-+222HO-4eO+4H（1.1）陰極：+-24H+4e2H（1.2）堿性條件下，陽極：--224OH-4eO+2HO（1.3）陰極：--224HO+4e2H+4OH（1.4）中性條件下，陽極：-+222HO-4eO+4H（1.5）陰極：--224HO+4e2H+4OH（1.6）總反應(yīng)：2222HOO+2H（1.7）圖1.3電解水過程及裝置示意圖[12]Figure1.3Schematicdiagramofanelectrolyzer[12]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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