發(fā)布時(shí)間：2023-07-24 23:53

　　氫能作為可再生能源,是解決全球變暖和能源安全的最有可能的燃料之一。氫氧化反應(yīng)(HOR)和氫析出反應(yīng)(HER)是氫能源的兩個(gè)可逆反應(yīng),電能通過電解水反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成氫氣,而H2-O2燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。除了實(shí)際的應(yīng)用以外,氫電極因其反應(yīng)過程較為簡(jiǎn)單,為2電子過程,經(jīng)常作為探針反應(yīng)以研究基礎(chǔ)的動(dòng)力學(xué)信息,為其他復(fù)雜反應(yīng)提供指導(dǎo)。在酸性介質(zhì)中催化劑的活性較好,但是氧電極端需要大量的貴金屬催化劑;在堿性中為非貴金屬的使用提供可能。但是在堿性介質(zhì)中,Pt上的HER/HOR動(dòng)力學(xué)比在酸性介質(zhì)中慢1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。確定HER/HOR的活性描述符,對(duì)設(shè)計(jì)高活性的催化劑至關(guān)重要。以往的研究主要集中在通過調(diào)控Pt-Had的鍵能來提升HER/HOR的性能。盡管這些研究有助于提高純Pt的堿性HER/HOR活性,但雙金屬催化劑體系中仍存在幾個(gè)關(guān)鍵問題沒有得到清晰的認(rèn)識(shí)。首先是氫結(jié)合能理論(HBE)與雙功能機(jī)理之間的爭(zhēng)論:氫結(jié)合能理論認(rèn)為HER/HOR的活性只與吸附氫(Had)和金屬之間的鍵強(qiáng)度有關(guān),指出電子效應(yīng)對(duì)反應(yīng)的影響;而雙功能機(jī)理一般是將Pt與親氧性更強(qiáng)的金屬形成合金,通過比較不同合金催化劑上HER/...

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 氫能概述
    1.2 HER/HOR活性的影響因素
        1.2.1 pH效應(yīng)
        1.2.2 構(gòu)效關(guān)系
    1.3 堿性溶液中催化劑的現(xiàn)狀
        1.3.1 尺寸效應(yīng)
        1.3.2 形貌
        1.3.3 組分
        1.3.4 載體
    1.4 反應(yīng)機(jī)理的爭(zhēng)論
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容和研究思路
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)及方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 物理表征
        2.3.1 透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡
        2.3.2 X射線衍射分析和X射線光電子能譜
        2.3.3 zeta電位
        2.3.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
    2.4 電化學(xué)表征
        2.4.1 電極
        2.4.2 循環(huán)伏安法
        2.4.3 CO溶出曲線測(cè)試
        2.4.4 RDE測(cè)試
        2.4.5 交流阻抗測(cè)試
        2.4.6 電化學(xué)原位紅外測(cè)試
        2.4.7 原位拉曼測(cè)試
    2.5 密度泛函理論
第三章 親氧效應(yīng)對(duì)堿性溶液中HER/HOR動(dòng)力學(xué)的研究
    3.1 不同覆蓋度的Ni(OH)₂的沉積
    3.2 相同粒徑XC-72負(fù)載的Pt₃Ni/C、Acid-Pt₃Ni/C和Pt/C八面體的制備
        3.2.1 XC-72的預(yù)處理
        3.2.2 八面體Pt₃Ni/C和Pt/C的制備
        3.2.3 去合金化的Pt₃Ni/C八面體的制備
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 不同Ni(OH)₂覆蓋度的Pt_disk的結(jié)構(gòu)表征
        3.4.2 不同Ni(OH)₂覆蓋度的Pt_disk和商業(yè)Pt/C的電化學(xué)活性表征
        3.4.3 Pt-Ni八面體的結(jié)構(gòu)表征
        3.4.4 Pt-Ni八面體的HER/HOR活性表征
        3.4.5 HER與HOR活性不同來源的研究
        3.4.6 原位紅外光譜與HER/HOR活性相連
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 利用配體作用和應(yīng)力作用的協(xié)同效應(yīng)提高堿性介質(zhì)中HER的活性
    4.1 不同比例Pt_xNi_1-x與Acid-Pt_xNi_1-x合金的合成
        4.1.1 氣相合成法
        4.1.2 液相合成法
        4.1.3 Acid-Pt_xNi_1-x的合成
    4.2 不同比例Pt-Ni合金的結(jié)構(gòu)表征
    4.3 不同比例Pt-Ni合金的電化學(xué)活性表征
    4.4 不同比例Pt-Ni合金酸堿活性差距大的原因探究
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
結(jié)論與展望
作者攻讀碩士期間發(fā)表與交流的論文
致謝



本文編號(hào)：3836758