發(fā)布時間：2021-12-11 05:39

　　人類目前正處于能源危機的情況,開發(fā)新能源已經是迫在眉睫了,氫能以其卓越的優(yōu)勢逐漸引起了人們的關注,研究價格相對便宜的非貴金屬催化劑是氫能可以大量使用的關鍵。以鉬和鎳元素為基礎,通過不同種鉬與鎳化合物的結合以及調控形貌的方法以獲得高性能催化劑是本文研究的主要內容。（1）碳化鉬由于其具有獨特的金屬性以及導電性的特點被廣泛的應用于催化劑,但是其催化性能表現不是很突出,因此開發(fā)高性能的碳化鉬基催化劑顯得很有意義。研究發(fā)現鎳離子具有較強的水分解能力,同時鉬具有較強的氫吸附能力,將兩者結合可以有效的促進電解水的性能。利用吸附法成功的將鉬與鎳以2:1的比例吸附到葡萄糖碳球上,之后高溫碳化,獲得Ni/Mo₂C-CS在10 mA/cm²下的析氫性能大幅度的提升,明顯優(yōu)于單純的Ni和Mo₂C,析氧性能也有所提高。（2）將催化劑生長在泡沫鎳上時可以防止顆粒之間的團聚,從而提高催化劑與電解液的接觸面積,但是泡沫鎳由于其自身較差的親水性,水熱之后在泡沫鎳上形成的顆粒較大,尺寸不均勻的前驅體,從而影響催化性能,不利于應用于催化劑。為了改進材料的形貌... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電流密度與氫吸附能的關系[2]

第一章緒論3H++e-HadsVolmerstep式1.2H++Hads+e-H2Heyrovskystep式1.32HadsH2Tafelstep式1.4堿性條件下：總反應:2H2O+2e-→H2+2OH-式1.5H2O+e-Hads+OH-Volmerstep式1.6H2O+Hads+e-H2+OH-Heyrovskystep式1.72HadsH2Tafelstep式1.81.2.2析氧反應介紹析氧反應是水裂解的另外一個重要的反應過程，具體過程就是水中的陰離子得到電子之后轉化為氧氣。由于析氧反應涉及到中間體O*,OOH*和OH*以及四電子-質子耦合反應過程，使得析氧反應的反應動力學比較緩慢。因此目前的大量的研究都在致力于利用非貴金屬制備電催化劑，得到可以大量減少反應過電位，以及促進材料的反應動力學。同時由于在酸性以及堿性條件下材料的析氧機理是不同的，相同的材料在性能上是不同的，具體的反應機理如下。酸性條件：總反應：2H2O(l)→O2(g)+4H++4e-式1.9M+H2O(l)→MOH+H++e-式1.10MOH+OH-→MO+H2O(l)+e-式1.112MO→2M+O2(g)式1.12MO+H2O(l)→MOOH+H++e-式1.13圖1.2催化劑的中間介質[9]

第一章緒論4MOOH+H2O(l)→M+O2(g)+H++e-式1.14堿性條件：總反應：4OH-→2O2(g)+2H2O(l)+4e-式1.15M+OH-→MOH式1.16MOH+OH-→MO+H2O(l)式1.172MO→2M+O2(g)式1.18MO+OH-→MOOH+e-式1.19MOOH+OH-→M+O2(g)+H2O(l)式1.20從上圖中可以清楚的看出酸性（藍色線），堿性（紅色線）條件下的析氧反應機理，以及氧元素隨著中間體的傳遞（黑色線）。1.2.3全解水反應介紹將陽極的析氧反應與陰極的析氫反應結合在一個體系內，就形成了全解水反應。全解水性能的好壞主要與陰極和陽極的性能有關，表現在電位上是相同的電流密度下，電位越低性能越好。由于在實際應用中陰極與陽極是在相同的電解液體系中，在選擇析氫析氧催化劑的過程中要考慮到它們之間不能相互影響，但是當使用同一種催化劑后，這種顧慮就可以消除，因此制備具有雙功能電催化材料就顯得很重要。1.2.4催化劑的設計原則圖1.3催化劑作為陰極和陽極的全解水示意圖[10]


本文編號：3534105