在全球氣候變暖和能源危機的大背景下,開發(fā)安全、綠色和可持續(xù)的能源技術(shù)迫在眉睫。電解水制氫是有效解決上述問題最有效的方法之一。然而,由于電解水反應(yīng)的特性決定了其需要高效的貴金屬催化劑才能夠?qū)崿F(xiàn),如用于析氫反應(yīng)(HER)的鉑基催化劑和析氧反應(yīng)(OER)的二氧化釕和二氧化銥催化劑�？紤]到這些貴金屬的高價格和稀缺性,開發(fā)高效、穩(wěn)定的非貴金屬催化劑吸引了廣泛的研究興趣。設(shè)計制備對HER和OER反應(yīng)都非常高效而且價格低廉的雙功能電催化劑是實現(xiàn)電解水應(yīng)用的關(guān)鍵。非貴金屬雙功能電催化劑是水電解的理想催化劑。然而,在同一環(huán)境下使用單一催化劑同時獲得高效OER和HER性能仍然是一個挑戰(zhàn)。在本論文中,我們發(fā)展了一種簡單的材料制備新策略,以金屬有機骨架材料(MOFs)為前驅(qū)體將二維(2D)/零維(0D)Co P整合到同一MOF衍生的空心氮摻雜碳納米管組裝多面體中。獨特的2D結(jié)構(gòu)賦予了所合成的納米復(fù)合材料更多的活性位點和更大的活性比表面;而中空的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更有利于電荷和物質(zhì)傳遞。不同形態(tài)的磷化鈷與氮摻雜碳納米管的協(xié)同作用可以增強電子的傳輸能力,具有較高的活性位密度和良好的導(dǎo)電性。因此,Co P/HNCNP@2D可...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氫氣的制備
    1.3 電解水產(chǎn)氫
        1.3.1 電化學(xué)析氫反應(yīng)機理
        1.3.2 電化學(xué)析氧反應(yīng)機理
    1.4 過渡金屬磷化物及其結(jié)構(gòu)改性
        1.4.1 過渡金屬磷化物
        1.4.2 過渡金屬磷化物的結(jié)構(gòu)改性
            1.4.2.1 多孔結(jié)構(gòu)
            1.4.2.2 二維結(jié)構(gòu)
            1.4.2.3 過渡金屬磷化物與碳層復(fù)合
            1.4.2.4 石墨烯或碳納米管包裹金屬磷化物及其它化合物
    1.5 金屬有機骨架及其衍生物在電解水中的應(yīng)用
        1.5.1 金屬有機骨架及其衍生物
        1.5.2 MOFs材料及其衍生物在析氧反應(yīng)中和析氫反應(yīng)中的應(yīng)用
    1.6 本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.6.1 本論文的研究內(nèi)容
        1.6.2 本論文的創(chuàng)新點
第二章 實驗材料及表征方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X射線衍射儀(XRD)
        2.2.2 氮氣物理吸脫附表征
        2.2.3 X射線光電子能譜儀(XPS)
        2.2.4 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
    2.3 電催化性能測試
        2.3.1 工作電極預(yù)處理
        2.3.2 工作電極的制備
        2.3.3 析氧反應(yīng)的LSV的性能測試
        2.3.4 析氫反應(yīng)的LSV的性能測試
        2.3.5 電化學(xué)活性表面積測試
        2.3.6 樣品穩(wěn)定性測試
        2.3.7 電化學(xué)阻抗(EIS)譜測量
        2.3.8 全解水性能的測試
第三章 ZIF-67衍生制備含有0D/2D磷化鈷的材料
    3.1 CoP/HNCNP@2D CoP的合成路線
    3.2 實驗步驟
        3.2.1 ZIF-67的制備
        3.2.2 Co/HNCNP的制備
        3.2.3 CoO/HNCNP@Co(OH)₂ 的制備
        3.2.4 CoP/HNCNP@2D CoP的制備
        3.2.5 CoP/HNCNP的制備
    3.3 樣品的表征結(jié)果與討論
        3.3.1 ZIF-67的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        3.3.2 Co/HNCNP的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        3.3.3 CoO/HNCNP@Co(OH)₂ 的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        3.3.4 CoP/HNCNP@2D CoP的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        3.3.5 CoP/HNCNP的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        3.3.6 不同材料的XPS和 BET表征分析比較
    3.4 本章小結(jié)
第四章 材料的電化學(xué)性能研究
    4.1 不同材料的HER和 OER電催化活性
        4.1.1 不同材料的OER活性
        4.1.2 不同材料的HER活性
    4.2 HER和 OER測試后樣品的穩(wěn)定性
    4.3 不同材料的其它電化學(xué)性能表征
    4.4 CoP/HNCNP@2D CoP的全解水性能
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
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本文編號：3855369