氫氣作為燃燒能量高、產(chǎn)物無(wú)污染的綠色能源,有望成為未來(lái)的能源支柱。水分解制氫是獲取氫氣的一種綠色途徑,實(shí)現(xiàn)此路徑的關(guān)鍵是尋找高效且廉價(jià)的催化劑。當(dāng)前,貴金屬Pt基材料是分解水制氫最高效的催化劑,Ru/Ir基材料是最好的析氧催化劑,但是貴金屬低的地殼豐度和高昂的價(jià)格極大限制了它們的商業(yè)化應(yīng)用。過渡金屬材料因其獨(dú)特的d軌道電子結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)量豐富、可調(diào)控性大等優(yōu)點(diǎn)引起研究者的廣泛關(guān)注,在催化領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。而二維材料超薄的尺寸和大的比表面積能為催化過程提供較短的電荷傳輸路徑和更多的活性位點(diǎn)�；诖�,本論文旨在開發(fā)二維金屬硫化物和磷化物,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料改性等手段提升非貴金屬材料的催化性能。首先通過溶劑熱方法在泡沫鎳表面原位生長(zhǎng)了厚度約為5-9nm的Sn摻雜Ni3S2納米片,研究了Sn摻雜對(duì)產(chǎn)物物相和形貌的影響。Sn/S比對(duì)產(chǎn)物的形貌會(huì)產(chǎn)生很大影響。適量的Sn摻雜后,產(chǎn)物由納米棒轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米片結(jié)構(gòu),超薄的納米片均勻生長(zhǎng)在泡沫鎳表面,形成多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可以顯著增加催化劑與電解液的接觸面積,提供更多的催化活性位點(diǎn)及更短的電荷轉(zhuǎn)移路徑。此外,Sn的引入能平衡氫的吸附脫附過程,有利于氣體的... 

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 二維材料在催化分解水領(lǐng)域的研究進(jìn)展
        1.2.1 二維材料概述
        1.2.2 二維材料在催化分解水方面的應(yīng)用
    1.3 水分解技術(shù)
        1.3.1 光催化分解水技術(shù)
        1.3.2 電催化分解水技術(shù)
    1.4 過渡金屬化合物在電催化分解水領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.1 過渡金屬硫化物
        1.4.2 過渡金屬硒化物
        1.4.3 過渡金屬磷化物
    1.5 電催化活性的改善機(jī)制
        1.5.1 表面微納結(jié)構(gòu)調(diào)控
        1.5.2 高活性晶面暴露
        1.5.3 摻雜/合金化
        1.5.4 復(fù)合
    1.6 本文選題意義及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料及方法
    2.1 材料體系設(shè)計(jì)
    2.2 試驗(yàn)試劑
    2.3 材料合成方法
        2.3.1 泡沫鎳的預(yù)處理
        2.3.2 金屬硫化物/磷化物的溶劑熱制備
        2.3.3 金屬硫化物/磷化物的電沉積制備
    2.4 材料分析表征方法
        2.4.1 物相表征
        2.4.2 形貌表征
        2.4.3 組成表征
    2.5 性能測(cè)試方法
        2.5.1 電催化性能測(cè)試
        2.5.2 光催化性能測(cè)試
        2.5.3 光電響應(yīng)行為測(cè)試
第3章 硫化鎳二維材料的摻雜/復(fù)合與電催化分解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 Sn摻雜Ni_3S_2納米片的制備與電催化產(chǎn)氫性能
        3.2.1 Sn摻雜Ni_3S_2納米片的制備
        3.2.2 Sn摻雜Ni_3S_2納米片的表征
        3.2.3 Sn摻雜Ni_3S_2納米片的電催化產(chǎn)氫性能
    3.3 石墨烯包覆Ni_3S_2的合成與電催化全分解水性能
        3.3.1 石墨烯包覆Ni_3S_2復(fù)合電極的制備
        3.3.2 石墨烯包覆Ni_3S_2復(fù)合電極的表征
        3.3.3 石墨烯包覆Ni_3S_2的電催化全分解水性能
    3.4 氮摻雜石墨烯復(fù)合NiSe_2的制備與電催化產(chǎn)氧性能
        3.4.1 氮摻雜石墨烯復(fù)合NiSe_2材料的制備
        3.4.2 氮摻雜石墨烯復(fù)合NiSe_2材料的表征
        3.4.3 氮摻雜石墨烯復(fù)合NiSe_2電極的電催化產(chǎn)氧性能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 磷化鎳二維材料的摻雜/復(fù)合與電催化分解水性能研究
    4.1 引言
    4.2 碳包覆Ni_8P_3納米片的制備與電催化分解水性能
        4.2.1 碳包覆Ni_8P_3納米片的制備
        4.2.2 碳包覆Ni_8P_3納米片的表征
        4.2.3 碳包覆Ni_8P_3納米片的電催化分解水性能
    4.3 Co摻雜磷化鎳的制備與電催化分解水性能
        4.3.1 Co摻雜磷化鎳的制備
        4.3.2 Co摻雜磷化鎳的表征
        4.3.3 Co摻雜磷化鎳的電催化分解水性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 單分散二硫化錫納米片的可控合成與光催化分解水性能研究
    5.1 引言
    5.2 單分散SnS_2納米片的可控合成和表征
        5.2.1 單分散SnS_2納米片的制備
        5.2.2 單分散SnS_2納米片的表征
    5.3 單分散SnS_2納米片的形成機(jī)制分析
        5.3.1 PVP添加量的影響
        5.3.2 反應(yīng)溫度的影響
        5.3.3 反應(yīng)時(shí)間的影響
        5.3.4 單分散SnS_2納米片的形成機(jī)制
        5.3.5 Se摻雜SnS_2納米片的合成與光學(xué)性質(zhì)
    5.4 單分散SnS_2納米片的光催化產(chǎn)氫性能
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3723735