過(guò)渡金屬化合物具有優(yōu)異的催化和電化學(xué)性能,在催化及能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。本論文基于MOF合成了磷化鈷以及鈷鉬硫化物,研究了不同反應(yīng)條件對(duì)催化劑性能的影響,得到了具備優(yōu)異電化學(xué)性能的電化學(xué)催化劑。采用低溫磷化的方法,以MOF為前驅(qū)體,次磷酸鈉為磷源,通過(guò)改變?cè)蟌IF-67與次磷酸鈉的比例,制備了一系列CoP納米材料,并研究了它們作為電解水析氫催化劑旳催化性能。作為電化學(xué)析氫催化劑,CoP納米材料的活性隨次磷酸鈉的增加先升高后下降。當(dāng)原料中Co與P的比例為1:15時(shí),得到了活性最好的CoP材料。此時(shí)的復(fù)合材料是磷化鈷鑲嵌在磷氮共摻雜的碳上的結(jié)構(gòu)。作為電解水催化劑,該材料不僅在堿性環(huán)境中表現(xiàn)出了良好的析氫與析氧活性及穩(wěn)定性,在酸性環(huán)境中有也出色的析氫性能。DFT計(jì)算及電導(dǎo)率測(cè)試表明,該材料具有非常好的導(dǎo)電性,有利于電子的傳遞,因而促進(jìn)了活性的提高。以泡沫鎳為催化劑的基底,CoP@PNC材料同時(shí)作為陰極和陽(yáng)極,實(shí)現(xiàn)了水的全解,電流密度為10mA/cm²時(shí)所需的電壓為1.52V,活性超過(guò)了貴金屬(Pt/C//IrO₂)催化劑,并且有...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電解水催化動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)機(jī)理
        1.2.1 電催化動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介
        1.2.2 電解水反應(yīng)機(jī)理
    1.3 鈷基電催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 鈷基氧化物
        1.3.2 鈷基氫氧化物
        1.3.3 鈷基硫?qū)倩衔?br>        1.3.4 鈷基磷化物
    1.4 金屬有機(jī)骨架化合物
    1.5 本論文的研究意義、思路與主要內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑和設(shè)備
        2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑、材料
        2.1.2 儀器與設(shè)備
    2.2 磷化鈷催化劑的制備
        2.2.1 有機(jī)金屬骨架ZIF-67的制備
        2.2.2 磷化鈷催化劑的制備
    2.3 鈷鉬硫化物催化劑的制備
        2.3.1 前驅(qū)體的制備
        2.3.2 鈷鉬硫化物催化劑的制備
    2.4 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡
        2.4.2 透射電子顯微鏡
        2.4.3 X-射線粉末衍射(XRD)
        2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.4.5 拉曼光譜(Ramen)
    2.5 催化劑的電化學(xué)測(cè)試方法
        2.5.1 電極的預(yù)處理和制備
        2.5.2 催化劑電導(dǎo)率的測(cè)定
        2.5.3 電化學(xué)測(cè)試
第3章 鑲嵌在磷氮共摻雜的碳材料上的磷化鈷催化劑的制備及其電化學(xué)性能
    3.1 樣品的物理表征
        3.1.1 有機(jī)金屬骨架ZIF-67的物理表征
        3.1.2 磷化鈷多面體催化劑的物理表征
        3.1.3 磷化鈷催化劑的物理表征
    3.2 CoP@PNC的電化學(xué)性能表征
        3.2.1 不同原料比對(duì)磷化鈷催化劑催化析氫(HER)性能的影響
        3.2.2 CoP@PNC在酸中的HER性能
        3.2.3 CoP@PNC在堿性環(huán)境中的HER性能
        3.2.4 CoP@PNC在堿性環(huán)境中的OER性能
        3.2.5 CoP@PNC的全解水性能
    3.3 本章小結(jié)
第4章 基于MOF的鈷鉬硫化物催化劑的制備及其電化學(xué)析氫性能
    4.1 反應(yīng)條件對(duì)前驅(qū)體結(jié)構(gòu)的影響
    4.2 反應(yīng)條件對(duì)鈷鉬硫化物催化劑的影響
        4.2.1 鉬元素?fù)诫s對(duì)鈷鉬硫化物催化劑的影響
        4.2.2 硫化溫度對(duì)鈷鉬硫化物催化劑的影響
        4.2.3 硫化時(shí)間對(duì)鈷鉬硫化物催化劑的影響
    4.3 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明
致謝



本文編號(hào)：3753354