由于氫氣具有可再生、高能量密度和環(huán)保等特性,所以氫氣被認(rèn)為是當(dāng)代最有潛力的能源載體。在各種氫氣生產(chǎn)技術(shù)中,結(jié)合可再生能源發(fā)電為動力的堿性水電解制氫氣是目前最具前景的氫氣制備方法,并且逐步取代了基于化石燃料的傳統(tǒng)制氫方法。過渡金屬二硫化物是目前非貴金屬析氫電催化劑領(lǐng)域的研究熱點之一。雖然過渡金屬二硫化物在酸性條件下的催化作用機理被廣泛研究,但是,過渡金屬二硫化物在堿性條件下的催化活性位仍然不明確。本論文主要的研究內(nèi)容為NiS₂電催化劑的合成和析氫活性測試,利用原位X射線吸收光譜探究電催化活性位及全電解水催化劑的設(shè)計。主要結(jié)果如下:第一章:簡要介紹了水電解制氫氣的背景和基本原理,以及不同種類的高效析氫電催化劑。第二章:用一種簡單的方法分別在泡沫鎳和碳布導(dǎo)電載體上合成了 NiS₂納米片,并且NiS₂在堿性條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的析氫活性。在電催化析氫反應(yīng)過程中,我們觀測到NiS₂的催化活性不斷提高,NiS₂在電催化析氫過程中存在一個電化學(xué)活化過程。第三章:用不同的表征手段對電化學(xué)活化后的N... 

【文章來源】：廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 背景——氫能
    1.2 氫氣的制備方法
    1.3 電催化析氫反應(yīng)(HER)
        1.3.1 電解水反應(yīng)
        1.3.2 析氫反應(yīng)機理
    1.4 析氫電催化劑的分類
        1.4.1 貴金屬
        1.4.2 過渡金屬及其合金
        1.4.3 過渡金屬硫化物
        1.4.4 過渡金屬硒化物
        1.4.5 過渡金屬碳化物
        1.4.6 過渡金屬氮化物
        1.4.7 過渡金屬磷化物
        1.4.8 其他
    1.5 本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容
    1.6 參考文獻
第二章 NiS_2的合成及其電催化析氫反應(yīng)活性測試
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 試劑
        2.2.2 儀器
        2.2.3 實驗步驟
            2.2.3.1 二維Ni(OH)_2的合成
            2.2.3.2 NiS_2電催化劑的合成
        2.2.4 表征與測試
            2.2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
            2.2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
            2.2.4.3 X-射線衍射(XRD)
            2.2.4.4 拉曼光譜(RAMAN)
            2.2.4.5 原子力電鏡(AFM)
            2.2.4.6 電化學(xué)測試
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 NF-NiS_2的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能表征
            2.3.1.1 NF-Ni(OH)_2的形貌和結(jié)構(gòu)表征
            2.3.1.2 NF-NiS_2的形貌和結(jié)構(gòu)表征
            2.3.1.3 NF-NiS_2的電催化HER活性表征
        2.3.2 CC-NiS_2的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能表征
            2.3.2.1 CC-Ni(OH)_2的形貌和結(jié)構(gòu)表征
            2.3.2.2 CC-NiS_2的形貌和結(jié)構(gòu)表征
            2.3.2.3 CC-NiS_2的電催化HER活性表征
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 參考文獻
第三章 NiS_2析氫反應(yīng)電催化活性位的研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試劑
        3.2.2 儀器
        3.2.3 實驗步驟
            3.2.3.1 二維Ni(OH)_2的合成
            3.2.3.2 NiS_2電催化劑的合成
        3.2.4 表征與測試
            3.2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
            3.2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
            3.2.4.3 X-射線衍射(XRD)
            3.2.4.4 拉曼光譜(RAMAN)
            3.2.4.5 原子力電鏡(AFM)
            3.2.4.6 X射線光電子能譜(XPS)
            3.2.4.7 擴展X射線吸收精細光譜(EXAFS)
            3.2.4.8 原位X射線吸收光譜(in-situ XAS)
            3.2.4.9 電化學(xué)測試
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 NF-NiS_2-A的形貌和結(jié)構(gòu)組成表征
        3.3.2 CC-NiS_2-A的形貌和結(jié)構(gòu)組成表征
        3.3.3 CC-NiS_2-A的電化學(xué)原位X射線吸收光譜表征
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻
第四章 全電解水催化劑的設(shè)計
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑
        4.2.2 儀器
        4.2.3 實驗步驟
            4.2.3.1 二維氫氧化鎳及鎳鐵氫氧化物的合成
            4.2.3.2 NiS_2及NiFeS_2電催化劑的合成
        4.2.4 表征與測試
            4.2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
            4.2.4.2 X-射線衍射(XRD)
            4.2.4.5 電化學(xué)測試
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 NF-NiFeS_2的形貌和結(jié)構(gòu)組成表征
        4.3.2 NF-NiFeS_2及水的全電解電化學(xué)性能表征
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻
第五章 全文總結(jié)
附錄: 碩士期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3556415