氫作為一種關(guān)鍵的能量載體,在水電解和燃料電池兩種技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用。電催化析氫反應(yīng)（HER）是電解水中的陰極反應(yīng),而其逆反應(yīng)氫的氧化反應(yīng)（HOR）是燃料電池中的陽極反應(yīng)。但電解水制氫受能耗高的限制,所以開發(fā)價(jià)格低廉、含量豐富、活性高、穩(wěn)定性好的催化劑是目前急需解決的技術(shù)難點(diǎn)。由于其靈活的可控孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)和豐富的活性位點(diǎn),金屬有機(jī)框架（MOFs）材料成為有潛力的電解水制氫催化劑。本論文中,我們采用雙配體策略,以3,5-吡唑二羧酸和1,10-菲啰啉為有機(jī)配體,構(gòu)建穩(wěn)定的過渡金屬Cu活性中心,合成過渡金屬有機(jī)框架材料,并研究其及其衍生物在酸性介質(zhì)中電催化析氫性能和作用機(jī)制。首先,以3,5-吡唑二羧酸和1,10-菲啰啉為有機(jī)配體,硫酸銅為金屬源,采用水熱法來制備銅基金屬有機(jī)框架（Cu-MOF）。為了研究Cu-MOF對電催化析氫反應(yīng)的作用機(jī)制,我們將Cu-MOF和石墨粉物理混合,制備固體碳糊電極Cu-MOF/sCPE。利用陰極極化曲線、Tafel斜率、循環(huán)伏安掃描、電化學(xué)交流阻抗等電化學(xué)方法對Cu-MOF/sCPE上的電化學(xué)析氫行為進(jìn)行評價(jià),并結(jié)合FTIR、XRD、XPS、FESEM、FETEM... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

HER析氫反應(yīng)機(jī)理示意圖

火山型模型圖

隨著價(jià)態(tài)能級的增加，碳基材料表面氫吸附強(qiáng)度降低，這與金屬表察到的趨勢相反。這種差異可以用這樣一個事實(shí)來解釋：在石墨烯-H 體系中墨烯的費(fèi)米能級不想金屬那樣穿過 σ*軌道，而是穿過 σ 軌道。隨著價(jià)態(tài)電道的降低，σ 軌道（能級）降低，導(dǎo)致填充態(tài) σ 增加（即 H*吸附強(qiáng)度增強(qiáng)種差異可能是由于不同表面-H 鍵的能級不同造成的。對于石墨烯表面，H計(jì)態(tài)密度主要分布在費(fèi)米能級附近，而對于 d-帶金屬如 Pt，其“埋藏”較深離費(fèi)米能級[18-19]。4 析氫材料隨著對析氫反應(yīng)的深入研究以及對高效優(yōu)質(zhì)的析氫電催化材料（以下簡稱材料）的不斷探索，電催化析氫領(lǐng)域得到了快速地發(fā)展，出現(xiàn)了性能優(yōu)異豐富的析氫材料。到目前為止，基于圖 1.3 所示的十幾種元素合成了有效的電催化劑。根據(jù)物理和化學(xué)性質(zhì)分為：貴金屬析氫材料（Pt、R、Ir 類）、過屬析氫材料（Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W 等）和非金屬析氫材料（C、N、等）。


本文編號：3553432