電解水制氫是一種綠色可持續(xù)的產(chǎn)氫工藝,有助于推動綠色能源經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。該工藝制氫的高效性依托于高性能電催化劑的發(fā)展。鉬基材料具有類鉑的催化行為,因此被當(dāng)作是一類非常具有應(yīng)用潛力的析氫電催化劑。本論文圍繞介孔鉬基納米材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面優(yōu)化及表面電子調(diào)控等方面展開了較為系統(tǒng)的研究,并探討了這些材料在電催化析氫反應(yīng)(Hydrogen Evolution Reaction,HER)中的應(yīng)用潛力。主要研究內(nèi)容如下:論文的第三章,我們針對碳化鉬納米顆粒易團(tuán)聚、表面易被氧化而逐漸失活等問題,提出了構(gòu)筑有序介孔碳化鉬@超薄石墨碳(Mo2C@GC)核殼復(fù)合材料的研究思路,試圖在Mo2C納米線陣列表面均勻涂覆超薄的石墨碳層,以抑制Mo2C的團(tuán)聚與表面氧化,同時提高材料的比表面積與導(dǎo)電性。我們以介孔二氧化硅SBA-15為硬模板,甲烷為C源,磷鉬酸為Mo源,采用硬模板法,結(jié)合化學(xué)氣相沉積,成功合成出了有序介孔核殼結(jié)構(gòu)的Mo2C@GC復(fù)合納米線材料。通過一系列對照實(shí)驗(yàn),深入探究了模板、煆燒溫度及Mo2C/GC的結(jié)構(gòu)構(gòu)型對材料HER性能的影響。在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下,所得材料的比表面積為37 m2/g,孔徑分布集...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 析氫反應(yīng)概述
        1.1.1 氫氣的制備工藝
        1.1.2 電解水制氫工藝
            1.1.2.1 電解水制氫裝置及特點(diǎn)
            1.1.2.2 HER的反應(yīng)機(jī)理及性能評價參數(shù)
    1.2 HER電催化劑
        1.2.1 貴金屬基電催化劑
        1.2.2 非金屬基電催化劑
        1.2.3 過渡金屬基電催化劑
            1.2.3.1 過渡金屬合金電催化劑
            1.2.3.2 碳化鉬
            1.2.3.3 硫化鉬
    1.3 雜原子摻雜對鉬基電催化劑HER性能的影響
        1.3.1 非金屬雜原子摻雜
        1.3.2 金屬原子摻雜
    1.4 本論文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    2.3 測試與表征
    2.4 電極的制備及HER性能測試
第三章 有序介孔碳化鉬@超薄石墨碳核殼納米線陣列的制備及其電催化析氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 Mo₂C@GC的合成
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料的設(shè)計(jì)概念及合成過程
        3.3.2 有序介孔Mo₂C@GC核殼納米線的物化性質(zhì)
        3.3.3 有序介孔Mo₂C@GC核殼納米線的HER性能
        3.3.4 材料HER性能的影響因素
            3.3.4.1 模板的影響
            3.3.4.2 煅燒溫度的影響
            3.3.4.3 Mo₂C/GC結(jié)構(gòu)構(gòu)型的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 一種通用的無溶劑納米澆鑄結(jié)合原位硫化法制備有序介孔過渡金屬硫化物@摻氮碳復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 OM-TMS@NCs的合成
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 OM-TMS@NC復(fù)合納米材料的設(shè)計(jì)概念及合成過程
        4.3.2 OM-MoS₂@NC復(fù)合納米材料的物化性質(zhì)
        4.3.3 其他OM-TMS@NC復(fù)合納米材料的合成
        4.3.4 OM-TMS@NC復(fù)合納米材料的形成過程
        4.3.5 典型樣品OM-MoS₂@NC的電子結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于超分散pt@摻氮介孔Mo₂C納米線的低鉑催化材料的制備及其HER性能研究
    5.1 引言
    5.2 材料的制備過程
        5.2.1 Mo₂C-NNWs的合成
        5.2.2 Pt-Mo₂C-NNWs的合成
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 材料的設(shè)計(jì)概念及合成過程
        5.3.2 材料的物化性質(zhì)
        5.3.3 材料的HER性能
        5.3.4 載體對材料HER性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3822787