隨著人口的不斷增加,可持續(xù)能源的需求日益增加。氫能作為一種綠色的可持續(xù)能源,被視為最具發(fā)展前景的清潔能源。電催化電解水被廣泛作為一種簡(jiǎn)單、易操作的制氫方法,主要由兩個(gè)半反應(yīng)組成:陰極發(fā)生析氫反應(yīng)(HER),陽極發(fā)生析氧反應(yīng)(OER)。貴金屬Pt和金屬氧化物(比如,Ir O2和Ru O2)被認(rèn)為是最有效的析氫和析氧催化劑,但其高成本,資源短缺等缺陷嚴(yán)重地阻礙了它們的大規(guī)模應(yīng)用。因此,開發(fā)出既能析氫又能析氧的雙功能催化劑迫在眉睫。而設(shè)計(jì)高效、耐用的電解水催化劑的關(guān)鍵原則在于大量的活性位點(diǎn)、優(yōu)異的導(dǎo)電性以及穩(wěn)定的催化活性結(jié)構(gòu)。圍繞以上幾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)我們報(bào)道了一種可靠簡(jiǎn)易的陰離子交換法,將一維(1D)Co3O4納米線(NWs)轉(zhuǎn)化成多孔磷化鈷納米線(Co P PNWs)。值得注意的是,這種反應(yīng)過程使得所合成材料Co P PNWs具有大量的缺陷位點(diǎn),從而賦予Co P PNWs更高的電化學(xué)活性面積;因此,Co P PNWs作為雙功能催化劑具備優(yōu)異的析氫、析氧性能,僅需147m V,326 m V的過電位就能達(dá)到10 m A cm-2的電流密度。我們也證明了僅需1節(jié)1....

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 氫能的優(yōu)點(diǎn)
        1.1.2 氫氣的制備工藝
        1.1.3 電解水制氫基本原理
        1.1.4 電解水催化活性評(píng)價(jià)
    1.2 電解水析氫反應(yīng)
        1.2.1 電解水析氫反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 電解水析氫催化劑的研究進(jìn)展
            1.2.2.1 貴金屬催化劑
            1.2.2.2 非貴金屬催化劑
    1.3 電解水析氧反應(yīng)
        1.3.1 電解水析氧反應(yīng)機(jī)理
        1.3.2 電解水析氧催化劑的研究進(jìn)展
            1.3.2.1 貴金屬及其化合物
            1.3.2.2 過渡金屬氫氧化物
            1.3.2.3 層狀雙氫氧化物及其復(fù)合材料
            1.3.2.4 過渡金屬硫化物
            1.3.2.5 尖晶石型化合物
    1.4 本課題的工作思路和創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 多孔磷化鈷納米線的合成及其電解水性能測(cè)試
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.2.3 材料的合成
            2.2.3.1 Co₃O₄NWs的合成
            2.2.3.2 CoPPNWs的合成
        2.2.4 材料的表征技術(shù)
        2.2.5 電化學(xué)性能表征
            2.2.5.1 工作電極的制備
            2.2.5.2 電化學(xué)測(cè)試
            2.2.5.3 電解池的組裝與性能測(cè)試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 材料物性表征
        2.3.2 CoPPNWs的電化學(xué)性能研究
            2.3.2.1 CoPPNWs的電催化析氧性能
            2.3.2.2 CoPPNWs的電催化析氫性能
            2.3.2.3 CoPPNWs的電解水性能
            2.3.2.4 CoPPNWs電化學(xué)性能提升的研究
    2.4 結(jié)論
第三章 Ru-RuO₂/CNT催化劑的制備及其在不對(duì)稱電解池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品
        3.2.3 材料的合成
        3.2.4 材料的表征技術(shù)
        3.2.5 電化學(xué)測(cè)試與不對(duì)稱電解質(zhì)電解池組裝
            3.2.5.1 工作電極的制備
            3.2.5.2 電化學(xué)測(cè)試
            3.2.5.3 不對(duì)稱電解質(zhì)電解池的組裝與測(cè)試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料物性表征
        3.3.2 Ru-RuO₂/CNT電催化析氧性能的研究
            3.3.2.1 酸性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氧性能的研究
            3.3.2.2 中性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氧性能的研究
            3.3.2.3 堿性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氧性能的研究
        3.3.3 Ru-RuO₂/CNT電催化析氫性能的研究
            3.3.3.1 酸性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氫性能的研究
            3.3.3.2 中性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氫性能的研究
            3.3.3.3 堿性介質(zhì)中Ru-RuO₂/CNT電催化析氫性能的研究
        3.3.4 Ru-RuO₂/CNT析氫和析氧性能的本質(zhì)探究
        3.3.5 Ru-RuO₂/CNT不對(duì)稱電解質(zhì)電解池性能的研究
    3.4 小結(jié)
第四章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間獲得的成果
致謝



本文編號(hào)：3875091