發(fā)布時(shí)間：2021-10-11 03:23

　　隨著能源危機(jī)、環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等問(wèn)題的日益嚴(yán)重,發(fā)展可再生清潔能源迫在眉睫。氫能是一種無(wú)污染可再生的能源,具有高能量密度（120～140 MJ·kg-1）、環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富、儲(chǔ)存便利等優(yōu)點(diǎn),因此氫氣被視為未來(lái)理想的高效能源載體。在眾多制氫技術(shù)中,電解水制氫對(duì)于未來(lái)解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題具有極大的意義。在電解水制氫中,高效和穩(wěn)定的催化劑至關(guān)重要。眾所周知,鉑基催化劑具有低的過(guò)電位、低起始電位、低Tafel斜率等優(yōu)點(diǎn),在電解水析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出無(wú)與倫比的催化性能。但鉑基催化劑的高成本和稀缺性限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。開(kāi)發(fā)具有高析氫催化活性和穩(wěn)定性的低成本和儲(chǔ)量豐富的替代品引起了很多研究者的關(guān)注。由于其高活性和穩(wěn)定性,磷化鎳在電催化析氫催化中得到廣泛關(guān)注和研究。本文制備了兩種結(jié)構(gòu)新穎的磷化鎳析氫催化劑并研究其析氫性能,得到了如下的研究結(jié)果:（1）開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、高效、實(shí)用的磷化方法,以制備結(jié)構(gòu)新穎的自支撐多孔磷化鎳納米片。所制備的自支撐多孔Ni5P4/NiP2納米片在酸性電解液中表現(xiàn)出很好的析氫活性,在電流密度為10mA·cm-2時(shí),具有相對(duì)較低的過(guò)電位（92 mV）和較小的Tafel斜率（5... 

【文章來(lái)源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２三種電解槽的工作原理示意圖??

?Ｔｅ?Ｉ?Ｘｅ??Ｃｓ?Ｂａ?Ｌａ?Ｈｆ?Ｔａ?Ｒｅ?Ｏｓ?Ｉｒ?Ａｕ?Ｈｇ?ＴＩ?Ｐｂ?Ｂｉ?Ｐｏ?Ａｔ?Ｒｎ??Ｐｔ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｎｏｂｌｅ?ｍｅｔａｌ?ＨＥＲ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??Ｎｏｎｍｅｔａｌｓ?ｔｈａｔ?ａｒｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ｎｏｂｌｅ?ｍｅｔａｌ－ｆｒｅｅ?ＨＥＲ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??Ｍｅｔａｌｓ?ｔｈａｔ?ａｒｅ?ｕｓｅｄ?ｆｏｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ?ｎｏｂｌｅ?ｍｅｔａｌ－ｆｒｅｅ?ＨＥＲ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??圖１－４析氫催化劑的元素組成圖??１．４．１貴金屬催化劑??目前運(yùn)用在商業(yè)電解水制氫的催化劑為Ｐｔ／Ｃ（２０ｗｔ％），由于Ｐｔ作為貴金屬，價(jià)格??高昂，儲(chǔ)量有限。大量的科研工作者致力于開(kāi)發(fā)使用微量的Ｐｔ作為析氫催化劑，Ｈｏｕ等??人［２８】通過(guò)電沉積的方法將Ｐｔ納米顆粒負(fù)載在Ｍ〇Ｓ２納米片／碳纖維上（Ｐｔ／Ｍ〇Ｓ２／ＣＦｓ），其??中Ｐｔ的負(fù)載量為２．０３?ｗｔ％，在酸性電解液中變現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)催化析氫性能，Ｔａｆｅｌ??斜率為５３．６ｍＶｄｅｃＴ１；在加速衰減測(cè)試和恒電壓循環(huán)測(cè)試中都表明該材料具有很好的穩(wěn)??定性。Ｔａｖａｋｋｏｌｉ等人［２９］通過(guò)簡(jiǎn)單的電鍍沉積實(shí)現(xiàn)了偽原子尺度的Ｐｔ負(fù)載在單壁碳納米??管上（４００－ＳＷＮＴ／Ｐｔ），其中Ｐｔ的負(fù)載量為１０．２２ｗｔ％，在酸性條件下表現(xiàn)出跟商用Ｐｔ／Ｃ??類(lèi)似的電催化析氫性能，Ｔａｆｅｌ斜率為３８?ｍＶ＇ｄｅｃＴ１。Ｃｈｅｎｇ等人［３￣采用原子沉積方法在??氮摻雜石墨烯上制備了單分散的Ｐｔ原子（ＡＬＤ５０Ｐｔ／ＮＧＮｓ），在酸性條件下電化學(xué)析氫??性能己超過(guò)商用Ｐｔ／Ｃ，ＡＬＤ５０Ｐｔ／ＮＧ

西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文??顆粒十分均勻，平均尺寸約為１７?ｎｍ，ＢＥＴ為３２．８?ｍ２＾１。該方法制備的磷化鎳為納米??粒子，在測(cè)試電催化析氫性能時(shí)需要使用粘結(jié)劑如（Ｎａｆｉｏｎ等）將磷化鎳納米粒子沾附??在電極上，由于粘結(jié)劑的存在會(huì)導(dǎo)致催化劑的催化活性位點(diǎn)有所減少且催化劑在實(shí)際使??用中容易脫落。??Ａ??＾參穩(wěn)馨??５？??圖１－５磷化鎳納米粒子的形貌圖??１．５．２氫氣高溫還原??氫氣在一定條件下具有良好的還原性能，因此大量的研宄者使用氫氣去還原金屬化??合物。磷化鎳也可以采用氫氣還原來(lái)制備，即將含有鎳的磷酸鹽化合物置于管式爐中，??在Ｈ２氣氛下高溫還原制備磷化鎳納米結(jié)構(gòu)。Ｂａｉｌ￣等人通過(guò)水熱反應(yīng)制備具有納米棒狀??的ＮｉＮｈＵＰＣＭ，然后在７００?°Ｃ下通過(guò)氫氣去還原ＮｉＮＨ４Ｐ〇４得到了納米豆莢狀的Ｎｉ２Ｐ。??從圖１－６可以看出納米棒狀的ＮｉＮＨ４Ｐ〇４在氫氣的還原下轉(zhuǎn)化為了豌豆莢狀的Ｎｉ２Ｐ，形??貌也比較規(guī)整，ＢＥＴ為１１３．７?ｍ２ｇ－１。該方法的反應(yīng)溫度較高，使用氫氣作為還原劑，在??安全性上存在較大的問(wèn)題且在還原過(guò)程中無(wú)法控制形貌。制備的磷化鎳催化劑同樣需要??使用粘結(jié)劑，對(duì)電催化析氫催化性能和循環(huán)穩(wěn)定性有一定的影響。??１１??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物制氫的原理及研究進(jìn)展[J]. 周芷若,郝東東,管宏偉,冷岳陽(yáng),趙璐,李永峰.  山東化工. 2016(10)
[2]催化劑篩選:火山型曲線(xiàn)成因理論解析及其在多相催化中的應(yīng)用（英文）[J]. 毛羽,陳建富,王海豐,胡培君.  催化學(xué)報(bào). 2015(09)
[3]我國(guó)新能源發(fā)展及應(yīng)用探討[J]. 吳新平.  電氣時(shí)代. 2015(02)
[4]清潔、可再生能源利用的回顧與展望[J]. 路甬祥.  科技導(dǎo)報(bào). 2014(Z2)
[5]生物制氫的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 胡雪竹,高宛莉,張春學(xué),于潘,江雨.  中國(guó)校外教育. 2011(03)
[6]太陽(yáng)能分解水制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王寶輝,吳紅軍,劉淑芝,蓋翠萍.  化工進(jìn)展. 2006(07)



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