在全球氣候變暖和能源危機(jī)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(jià)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(jì)制備對(duì)HER和OER反應(yīng)都非常高效而且價(jià)格低廉的雙功能電催化劑是實(shí)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(shí)獲得高效OER和HER性能仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。在本論文中,我們發(fā)展了一種簡(jiǎn)單的材料制備新策略,以金屬有機(jī)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(dú)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(diǎn)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(qiáng)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(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jī)理
        1.3.2 電化學(xué)析氧反應(yīng)機(jī)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(jī)骨架及其衍生物在電解水中的應(yīng)用
        1.5.1 金屬有機(jī)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?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.6.1 本論文的研究?jī)?nèi)容
        1.6.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)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?dú)馕锢砦摳奖碚?br>        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(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
    2.3 電催化性能測(cè)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(cè)試
        2.3.4 析氫反應(yīng)的LSV的性能測(cè)試
        2.3.5 電化學(xué)活性表面積測(cè)試
        2.3.6 樣品穩(wěn)定性測(cè)試
        2.3.7 電化學(xué)阻抗(EIS)譜測(cè)量
        2.3.8 全解水性能的測(cè)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(shí)驗(yàn)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(cè)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
附件



本文編號(hào)：3855369