通過電解水的方法制備高純度氫氣是目前獲得清潔可再生能源的有效途徑之一。IrO2、Ru O2和Pt等鉑族貴金屬材料具備優(yōu)良的電催化分解水活性,但是高昂的價格和稀有的儲量很大程度阻礙了這些電催化材料的大規(guī)模工業(yè)化應用。因此,擁有豐富電子軌道和多變價態(tài)的過渡金屬材料成為當前電催化領域的研究熱點,其納米化材料如氧化(氫氧化)物、硫化物、磷化物及合金材料等均表現(xiàn)出色的催化析氧(OER)、析氫(HER)甚至全水分解活性。本文主要圍繞廉價過渡金屬Cu,以泡沫銅或銅箔為基底和銅源,設計、合成一系列銅基納米陣列材料,通過表面修飾、形貌調整、界面調控等方法對銅基材料進行優(yōu)化并將其應用在電催化分解水中,本論文工作也為銅基納米催化劑在其它催化領域的應用提供新的思路。本論文的主要工作如下:第一章:關于本論文研究內容的簡短綜述。主要介紹了電催化水分解的評估參數(shù)、水分解兩個半反應的機理、Cu基電催化劑在電催化水分解中的應用和研究進展和論文選題依據(jù)。第二章:通過簡單的控制電位電解法在CuO納米棒前驅體表面修飾一層NiFe-LDH。通過改變電解時間來調節(jié)CuO表面NiFe-LDH的負載量,改變溶液中Ni和Fe的比例來調...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
第一章 緒論
    1.1 電催化水分解的評估參數(shù)
        1.1.1 線性伏安(LSV)掃描或循環(huán)伏安(CV)掃描
        1.1.2 過電位(?)
        1.1.3 Tafel斜率
        1.1.4 交換電流密度(j_o)
        1.1.5 周轉頻率(TOF)
        1.1.6 電化學阻抗(EIS)
        1.1.7 比電流密度(j_s)
        1.1.8 法拉第效率(FE)
        1.1.9 穩(wěn)定性
    1.2 電催化水分解機理
        1.2.1 HER機理
        1.2.2 OER機理
    1.3 Cu基材料在電催化水分解中的研究進展
        1.3.1 Cu基HER電催化劑
        1.3.2 Cu基OER電催化劑
        1.3.3 Cu基雙功能電催化劑
    1.4 選題依據(jù)和主要研究內容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 主要研究內容
    參考文獻
第二章 無定形NiFe-LDH修飾的CuO納米棒陣列及其電催化水氧化性質
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 試劑與材料
        2.2.2 合成CuO NRs/CF電極
        2.2.3 合成NiFe-LDH/CuO NRs/CF電極
        2.2.4 合成IrO₂/CC電極
        2.2.5 物理表征
        2.2.6 電化學測試
    2.3 結果與討論
        2.3.1 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的結構表征
        2.3.2 NiFe-LDH/CuO NRs/CF的電化學性質
    2.4 小結
    參考文獻
第三章 多層級CuO@CoP結構的高效電催化水氧化性質
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試劑與材料
        3.2.2 合成CuO-FR/CF電極
        3.2.3 合成CuO-FR@CoP/CF電極
        3.2.4 物理表征
        3.2.5 電化學測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 CuO-FR@CoP/CF電極的優(yōu)化
        3.3.2 CuO-FR@CoP/CF的結構表征
        3.3.3 CuO-FR@CoP/CF的電化學性質
    3.4 小結
    參考文獻
第四章 自支撐型多層級CuO_x@Co₃O₄異質結構作為高效雙功能電催化劑在水分解中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑與材料
        4.2.2 合成Cu(OH)₂ NRs/CF電極
        4.2.3 合成Cu(OH)₂@Co₂CO₃(OH)₂ NRs/CF電極
        4.2.4 合成CuO_x@Co₃O₄ NRs/CF電極
        4.2.5 物理表征
        4.2.6 電化學測試
    4.3 結果與討論
        4.3.1 CuO_x@Co₃O₄ NRs/CF的結構表征
        4.3.2 CuO_x@Co₃O₄ NRs/CF在堿性條件下的OER性能
        4.3.3 CuO_x@Co₃O₄ NRs/CF在堿性條件下的HER性能
    4.4 小結
    參考文獻
第五章 分級Cu₂S NRs@Co S核殼結構及其衍生物協(xié)同電催化水分解
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 材料和試劑
        5.2.2 合成Cu₂S NRs@CoS/CF
        5.2.3 物理表征
        5.2.4 電化學測試
    5.3 結果與討論
        5.3.1 Cu₂S NRs@CoS/CF的結構表征
        5.3.2 Cu₂S NRs@CoS/CF的OER性能
        5.3.3 Cu₂S NRs@CoS/CF的HER性能
    5.4 小結
    參考文獻
第六章 總結與展望
在學研究成果
致謝



本文編號：3952846