電解水一直以來被認(rèn)為是最具有前景的制備氫氣手段之一。電化學(xué)制氫首先要解決的問題是發(fā)現(xiàn)性能優(yōu)良的電催化劑來降低析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）所需的過電位。近來,MMoO4（M=過渡金屬離子）微納結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)高性能電化學(xué)催化劑方面受到越來越多的關(guān)注,這主要是因?yàn)?（1）MMoO4微納陣列結(jié)構(gòu)可以大面積的在泡沫鎳表面合成;（2）MMoO4微納結(jié)構(gòu)中可以通過摻雜不同的過渡金屬離子組合來提高其電化學(xué)催化性能;（3）MMoO4微納結(jié)構(gòu)可以通過還原的方法來轉(zhuǎn)化為其它的高性能金屬合金納米催化劑�；谝陨弦蛩�,本文主要在合成MMoO4微米棒的基礎(chǔ)上,通過表面處理或改變電化學(xué)反應(yīng)條件來提高相應(yīng)催化劑催化產(chǎn)氫的性能,具體的研究內(nèi)容包括以下兩個(gè)部分:1、堿性條件下活化處理CoMoO4基微米棒來提高其在中性條件下的析氫性能。在水熱合成CoMoO4微米棒及進(jìn)一步磷化處理CoMoO4微米棒制備出磷摻雜CoMoO4微米棒的基礎(chǔ)上,通過KOH溶液（1.0 M）的活化處理,二者在中性條件的析氫性能大幅度增加,而且增加的幅度和基質(zhì)材料的催化活性有直接的關(guān)系。例如,在中性磷酸二氫鈉的緩沖溶液中（pH=7.1）,產(chǎn)生10... 

【文章來源】：安徽師范大學(xué)安徽省

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

綠色能源搭載電化學(xué)制氫提供能源過程圖

安徽師范大學(xué)碩士學(xué)位論文3則隨著反應(yīng)逐漸溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)；（2）氧化產(chǎn)物單一，副產(chǎn)品少；（3）轉(zhuǎn)化率高,氧化產(chǎn)物價(jià)值高[46,47]。因此，利用電化學(xué)陽極氧化而不是用OER來提高H2產(chǎn)量并高選擇性產(chǎn)生一定價(jià)值的有機(jī)產(chǎn)品具有非凡的意義。2電解水制氫體系的分類2.1整體電解水整體電解水即電化學(xué)全解水,由HER和OER兩個(gè)半反應(yīng)組成。根據(jù)能斯特方程，酸性條件對HER有利，而OER在堿性介質(zhì)中更容易進(jìn)行。正因如此，對于這兩個(gè)半反應(yīng)的研究過程中研究者大多數(shù)開發(fā)HER和OER電催化劑是在比較不溫和的酸性和堿性電解質(zhì)中進(jìn)行的。但是遺憾的是全解水兩個(gè)半反應(yīng)同時(shí)發(fā)生卻無法保證兩個(gè)半反應(yīng)在最優(yōu)的介質(zhì)中發(fā)揮性能，往往只能發(fā)揮其中一個(gè)半反應(yīng)的中等性能，大大限制了整體電解水的性能，降低了制氫效率[48]。目前廣泛被承認(rèn)的仍是貴金屬基的催化劑，考慮到這些因素，尋找在同一種介質(zhì)中最大發(fā)揮兩個(gè)半反應(yīng)的非貴金屬催化劑是整體電解水的研究重點(diǎn)。如下圖1-2是整體電解水裝置構(gòu)造。傳統(tǒng)整體電解水通常在酸性或者堿性電解液中用質(zhì)子交換膜（PEM）隔開，不僅隔開氧氣和氫氣便于收集而且減輕了電荷運(yùn)輸中的損耗。其中水分解需要1.23V的熱力學(xué)勢驅(qū)動電化學(xué)水分解，其中對應(yīng)于ΔG=237.1kJmol-1的能量輸入[49]。析氧反應(yīng)是四電子轉(zhuǎn)移過程，因此在提供同等電流密度下，OER的過電位通常要比HER的過電位高得多，大部分催化劑在偏堿性比在酸性電解液中進(jìn)行整體電解水的總效率高。而且，大多數(shù)地球富含元素組成的OER催化劑無法在強(qiáng)酸性電解質(zhì)中生存。但是極端的介質(zhì)環(huán)境會對電解設(shè)備以及隔開陰陽兩極的離子交換膜造成損傷，所以選擇在中性電解液中研發(fā)優(yōu)異的OER和HER催化劑具有非凡意義。圖1-2整體電解水裝置圖。

安徽師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4在酸性介質(zhì)中：2H2O→O2↑+4H++4e-E=-1.23V4H++4e-→2H2↑E=0.00V在堿性或中性介質(zhì)中：4OH-→O2↑+2H2O+4e-E=0.40V4H2O+4e-→2H2↑+4OH-E=0.83VOER因?yàn)檫^高的過電勢很難再有很大的提升空間，陰極反應(yīng)HER成為電解水制氫的研究熱點(diǎn)。不同酸堿性介質(zhì)中的氫氣形成方式有所不同，下面是對應(yīng)的步驟。其中中性條件的關(guān)鍵部分在于Volmer步驟對水的裂解產(chǎn)生H*，再通過H*的結(jié)合成氫氣。因此，催化劑表面親水活性位點(diǎn)的研究和催化劑對H*的結(jié)合位點(diǎn)研究，也是提升HER催化劑性能的突破點(diǎn)。2.2耦合電解水整體水電解由于HER和OER同時(shí)發(fā)生，存在著無法避免的劣勢，因?yàn)殛枠O析氧過高的電勢，將導(dǎo)致H2的生成速率仍然受到O2放出速率的嚴(yán)格限制。為了解決這一問題，研究人員開發(fā)出一種新穎的電解水裝置如圖1-3。簡單點(diǎn)說就是用一個(gè)氧化還原介質(zhì)在陰陽兩極中間作為一個(gè)橋梁，在制氫時(shí)得到氧化產(chǎn)物，在制氧時(shí)得到還原產(chǎn)物。這樣不僅達(dá)到了制氫制氧的目的，避免了氫氣和氧氣的同時(shí)產(chǎn)生，而且氧化還原體可以反復(fù)利用，相當(dāng)于在時(shí)間和空間上完美避開了整體電解水的弊端。甚至可以在更低的電勢發(fā)生相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)從而為提供更高的電流密度提供了可能，同時(shí)氧化還原體的選擇也開發(fā)出一個(gè)新的研究方向。圖1-3耦合電解水裝置圖。2.3串聯(lián)電解水氫氣的存儲和運(yùn)輸問題一直是氫能源利用過程中的棘手問題[50]。為此各種儲氫材料的研發(fā)也是一個(gè)研究方向。近年，生物催化劑得到了不斷深入的研究，生物酶


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