氫氣以其優(yōu)異的重量能量密度、高能量轉(zhuǎn)換效率,可再生性,以及零污染特性成為既可作為清潔能源又可作為可能源儲(chǔ)存載體的理想選擇。因此,由析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)組成的電化學(xué)催化水分解被認(rèn)為是一種高效、無污染和可循環(huán)利用的理想途徑。目前,鉑(Pt)基和銥(Ir)基材料分別是HER和OER的理想高效的催化劑。然而,貴金屬材料的地球儲(chǔ)量少和高成本限制了其進(jìn)一步地廣泛應(yīng)用。而過渡金屬種類繁多,電子層結(jié)構(gòu)豐富以及價(jià)態(tài)多變等優(yōu)點(diǎn)成為最有希望的貴金屬基催化劑替代品。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)制備了一系列的過渡金屬基納米材料并對(duì)其進(jìn)行了催化電解水性能的研究。主要內(nèi)容如下:1.基于銅泡沫(CF)三維多孔結(jié)構(gòu)和過渡金屬磷化物的良好的類金屬特性,我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了 NiCoP@Cu₃P/CF多層次雜化納米結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有大的比表面積從而能夠暴露更多的活性位點(diǎn)。同時(shí)大量不同層次的微孔和通道的存在能夠提高反應(yīng)過程中的傳質(zhì)速率和電荷轉(zhuǎn)移速率。在Ni,Co,Cu多元素間的協(xié)同效應(yīng)以及NiCoP和Cu₃P多相間協(xié)同效應(yīng)的雙重作用下優(yōu)化了材料表面電子分布,從而提高了活性位點(diǎn)的催化活...

【文章頁(yè)數(shù)】：116 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 電催化水分解的反應(yīng)機(jī)理
        1.2.1 催化電解水產(chǎn)氫機(jī)理
        1.2.2 催化電解水產(chǎn)氧機(jī)理
    1.3 過渡金屬基電解水催化劑納米材料的分類與發(fā)展
        1.3.1 過渡金屬磷化物
        1.3.2 過渡金屬硫族化合物
        1.3.3 過渡金屬氧化物及氫氧化物
        1.3.4 過渡金屬碳化物和氮化物
    1.4 過渡金屬催化劑的性能優(yōu)化
    1.5 課題提出和研究?jī)?nèi)容
第2章 NiCoP@Cu₃P復(fù)合納米材料的制備以及作為雙功能電解水催化劑的性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 銅泡沫上Cu(OH)₂納米線(NWs)的制備(Cu(OH)₂ NWs/CF)
        2.2.3 銅泡沫上NiCoP@Cu₃P納米片層的制備(NiCoP@Cu₃P/CF)
        2.2.4 Cu₃P NWs/CF的制備
        2.2.5 儀器與表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 形貌和化學(xué)組分表征
        2.3.2 電化學(xué)催化產(chǎn)氫性能測(cè)試
        2.3.3 電化學(xué)催化產(chǎn)氧性能測(cè)試
    2.4 本章小結(jié)
第3章 銅泡沫上原位合成CuO@Cu₂O納米線及其電催化產(chǎn)氫和產(chǎn)氧的性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.2.2 銅泡沫上Cu(OH)₂納米線(NWs)的制備(Cu(OH)₂ NWs/CF)
        3.2.3 Cu_xONWs/CF和Cu_xO NWs/CF-N₂的制備
        3.2.4 Cu_xO/CF的制備
        3.2.5 儀器與表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 制備樣品的形貌及化學(xué)組成分析
        3.3.2 電化學(xué)催化產(chǎn)氫性能測(cè)試
        3.3.3 電化學(xué)催化產(chǎn)氧性能測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Fe摻雜CoNiMoO_x納米材料的制備以及其電催化產(chǎn)氫和產(chǎn)氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        4.2.2 前驅(qū)體的制備
        4.2.3 Fe-CoNiMoO_x/NF和Fe-CoNiMoO₄/NF的制備
        4.2.4 Fe-NiMoO_x/NF和CoNiMoO_x/NF的制備
        4.2.5 儀器與表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Fe-CoNiMoO_x/NF形貌結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成分析
        4.3.2 電催化產(chǎn)氫性能分析
        4.3.3 電催化產(chǎn)氧性能分析
    4.4 本章小結(jié)
全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
在讀期間發(fā)表的論文與研究成果



本文編號(hào)：3835427