隨著化石能源的日益枯竭以及環(huán)境的持續(xù)惡化,人們迫切地希望尋找到一種清潔、可再生的能源。氫氣作為一種高能量密度、清潔、可持續(xù)利用的能量載體,是未來最有潛力的能源,成為了當(dāng)前人們研究的熱點(diǎn)。電解水制氫是一種將水分解獲得氫氣的高效且清潔的方式。其原料是水,制氫過程中不會(huì)產(chǎn)生污染或有害物質(zhì),析氫高效且產(chǎn)出的氫氣純度高。然而這一過程需要較大的過電位,導(dǎo)致能耗較大,限制了進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用。因此我們需要一種可以降低析氫過電位的催化劑來降低能耗。貴金屬(如Pt,Ru,Ir和Pd)及其合金被認(rèn)為是目前最高效的水分解催化劑。然而,這些貴金屬成本高、儲(chǔ)最少,制約了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。因此,開發(fā)同樣具有高活性和高穩(wěn)定性的非貴金屬電催化劑迫在眉睫。過渡金屬磷化物導(dǎo)電性好、催化活性高且制備簡(jiǎn)單。除此之外,過渡金屬儲(chǔ)量豐富且價(jià)格低廉,因此近年來過渡金屬磷化物在電解水制氫領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。鐵元素是目前地球上最廉價(jià)且儲(chǔ)量十分豐富的過渡金屬,而釘元素的其價(jià)格僅為鉑的4%,因此在商業(yè)化方面極具潛力。本文主要研究了鐵基磷化物納米材料催化劑的制備及其析氫催化性能,通過調(diào)節(jié)材料的結(jié)構(gòu)形貌、元素比例以及磷化條件來優(yōu)化催化劑...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化析氫反應(yīng)
        1.2.1 電催化析氫反應(yīng)(HER)的工作原理
        1.2.2 電催化析氫反應(yīng)的性能評(píng)估
    1.3 析氫催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 貴金屬催化劑
        1.3.2 非貴金屬催化劑
    1.4 過渡金屬磷化物簡(jiǎn)介
        1.4.1 過渡金屬磷化物的結(jié)構(gòu)特征
        1.4.2 過渡金屬磷化物的合成方法
        1.4.3 過渡金屬磷化物的特點(diǎn)
        1.4.4 過渡金屬磷化物基于析氫催化劑的一些應(yīng)用
    1.5 本文研究目的與內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
    2.3 材料測(cè)試表征方法
        2.3.1 X射線粉末衍射分析(XRD)
        2.3.2 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.3.3 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.3.4 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.3.5 原子力顯微鏡分析(AFM)
        2.3.6 氮?dú)馕?脫附等溫線分析(BET)
        2.3.7 拉曼光譜分析(Raman)
        2.3.8 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀分析(ICP)
    2.4 電化學(xué)測(cè)試方法
        2.4.1 工作電極的制備
        2.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試
第3章 磷酸鹽摻雜的超薄磷化鐵納米片在酸性介質(zhì)中高效電催化析氫性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 超薄y-Fe₂O₃納米片(γ-Fe₂O₃NS)前驅(qū)體的合成
        3.2.2 α-Fe₂O₃納米片(α-Fe₂O₃NS)前驅(qū)體的合成
        3.2.3 以次亞磷酸鈉為磷源制備FeP NS復(fù)合體(FeP-Ⅰ,FeP-Ⅱ)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 FeP-Ⅰ和FeP-Ⅱ納米結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)及形貌分析表征
        3.3.2 FeP-Ⅰ和FeP-Ⅱ材料的析氫催化性能研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 鐵釕磷復(fù)合納米材料的制備及其電催化析氫性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 軟模板法合成Fe-Ru納米片
        4.2.2 Fe-Ru-P復(fù)合納米材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Fe-Ru及Fe-Ru-P納米結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)及形貌分析
        4.3.2 復(fù)合材料HER催化性能研究
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
碩士期間研究成果
致謝



本文編號(hào)：3762794