能源危機和化石燃料消耗引起的日益嚴重的環(huán)境問題,導致迫切需要尋求和開發(fā)清潔可再生的替代能源。氫能（H2）作為一種具有高能量和可持續(xù)性的生態(tài)友好的能源吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。電解水裝置被認為是生產(chǎn)氫氣的便捷有效的方法。整個電解水過程基于兩個半反應:陽極處的氧氣逸出反應（OER）和陰極處的氫氣逸出反應（HER）,這兩者都需要高效的電催化劑來降低其過電勢并提高電解水效率。然而,OER反應在堿性介質(zhì)中涉及四電子轉(zhuǎn)移,限制了反應動力學導致很大的過電勢,被認為是電解水過程中的瓶頸。迄今為止,貴金屬催化劑（如IrO2和RuO2）仍占據(jù)著具有OER最佳催化性能的位置;但是由于其稀缺性、高成本以及在堿性溶液中長期穩(wěn)定性差,極大地阻礙了它們的大規(guī)模應用。因此,考慮到價格和實際應用的因素,開發(fā)具有高效率和優(yōu)異穩(wěn)定性的非貴金屬OER催化劑至關(guān)重要。盡管已經(jīng)將過渡金屬基化合物作為替代貴金屬的潛在催化劑,但是它們的低電導率、不穩(wěn)定性和有限的活性位點仍然是需要解決的問題。本論文以提高過渡金屬磷化物、合金的高電催化活性為導向,采用簡單的水熱合成法和焙燒手段,成功制備出具有不同結(jié)構(gòu)的雜原子摻雜碳負載的鎳鐵基復合物用作... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?Ｆｅ摻雜的Ｎｉ２Ｐ納米片陣列的合成過程示意圖

?北京化工大學碩士學位論文???爾?Ｑ??ＹＪ?／／??ｄｒｏｐＷｉｓｅ?ｅｏ＾ｃ??▲?Ｉ?＼＾＋?．?＾??Ｙ?ＳＰ?＾Ｐ３??馨?ｗ?＃?Ｆｅ?，，?Ｎ〇Ｊ－?ｓｏ卜ｇｅｌ?ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ??ｍｅｔａｆ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＰＡ－ｅｔｈａｎｏｆ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??訓?％?＾??（Ｐ＾＇ａ?［］??８５０°Ｃ??圖１－３溶膠－凝膠法合成ＴＭＰｓ的示意圖。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＴＭＰｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ａ?Ｓｏｌ－Ｇｅｌ?Ｍｅｔｈｏｄ．??此外，文獻中報道的大多數(shù)ＴＭＰ電催化劑都具有活性位點不足，缺乏合適的??導電載體，導電率較低的局限性而導致ＯＥＲ活性不令人滿意％３７１。鑒于這種情況，??提高電導率和穩(wěn)定性的一種策略是使過渡金屬基催化劑與導電碳基載體雜化。Ｙａｎｇ??等通過兩步熱解過程將原位生長的ＮｉＦｅＰ納米顆粒封裝在三維空心竹節(jié)狀氮摻雜碳??納米管（ＮＢＣＮＴ）中［３８１。合成策略如圖１－４所示，雙氰胺用作氮源和碳源與含Ｎｉ２＋、??Ｆｅ３＋的混合金屬鹽結(jié)合，當處于較低溫度時，產(chǎn)生一種均勻的層狀石墨氮化碳（Ｃ３Ｎ４）??負載的ＮｉＦｅ納米顆粒。升高溫度時，Ｃ３Ｎ４分解以提供大量Ｃ和Ｎ源，并進一步轉(zhuǎn)??變?yōu)槭闹窆?jié)狀氮摻雜碳納米管。以ＮａＨ２Ｐ０２為磷源，通過３００?°Ｃ分解產(chǎn)生的??ＰＨ３氣體合成ＮｉＦｅＰ。所獲得的ＮｉＦｅＰ＠ＮＢＣＮＴ催化劑具有豐富的吡啶和吡咯氮和??高度互連的竹節(jié)狀碳納米管，在堿性溶液中具有出色的０ＥＲ的催化活性為１８０??ｍＶ）和１００小時的長期穩(wěn)定性，Ｎ摻雜碳納米管不僅可以提高導電

圖１－４?ＮｉＦｅＰ＠ＮＢＣＮＴ催化劑的制備過程示意圖


本文編號：3551475