過度使用化石燃料造成的污染給人類的生存環(huán)境帶來了極大的困擾,氫氣被認(rèn)為是最有可能替代化石燃料的新型清潔能源之一。電解水產(chǎn)氫技術(shù)的逐漸成熟,使氫氣的大規(guī)模使用成為了可能。水分解過程一般包含陰極析氫反應(yīng)(HER)和陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER)兩個(gè)半反應(yīng),所以探索適用于這兩個(gè)半反應(yīng)的非貴金屬催化劑成為了現(xiàn)在研究的重點(diǎn)。過渡金屬元素在地球上含量豐富,成本低,且易于調(diào)節(jié)的電子狀態(tài)可降低材料在電解水過程中的熱力學(xué)反應(yīng)勢(shì)壘,有利于電催化效率的提升,故非常適用于研發(fā)設(shè)計(jì)成電化學(xué)過程中的催化劑。本論文以過渡金屬基材料為催化劑主體,采用離子摻雜策略和構(gòu)建3D導(dǎo)電基底策略等提升基體材料的催化性能,并盡量采取室溫等低耗能條件制備,降低材料的合成成本,有利于催化材料的工業(yè)化生產(chǎn)和氫能源的推廣使用。文章中先是通過水熱法和退火摻雜兩個(gè)步驟在泡沫鎳(NF)基底上原位生長(zhǎng)出P摻雜Ni₃S₂納米片陣列,不同于陽(yáng)離子摻雜,陰離子P的摻入可以有效調(diào)節(jié)Ni₃S₂的電子狀態(tài)而不改變其晶體結(jié)構(gòu),從而增加載流子濃度,激活并暴露出更多的活性位點(diǎn),直接促進(jìn)...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 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 電解水產(chǎn)氫的原理
        1.2.1 HER反應(yīng)機(jī)制
        1.2.2 OER反應(yīng)機(jī)制
    1.3 提升催化材料性能的策略方法
        1.3.1 相的轉(zhuǎn)變策略
        1.3.2 形貌改變策略
        1.3.3 制造空位缺陷策略
        1.3.4 離子摻雜策略
    1.4 本文研究思路
第二章 3DNi3S2納米片陣列的表面P修飾及電解水應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 理論模擬與結(jié)果
        2.2.1 理論計(jì)算
        2.2.2 理論計(jì)算結(jié)果與分析
    2.3 材料合成與制備
    2.4 材料表征與分析
    2.5 電化學(xué)測(cè)試與分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 3D Fe-Co-Ni氫氧化物納米片陣列的室溫制備及電解水應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 材料合成與制備
        3.2.1 3D無定形Fe-Co-Ni氫氧化物納米片陣列的制備
        3.2.2 Co氫氧化物和Fe-Ni氫氧化物的制備
        3.2.3 Fe-Co-Ni annealing樣品的制備
    3.3 材料表征與分析
    3.4 OER性能測(cè)試與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 3DCu基納米片陣列的室溫制備及電解水應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 材料合成與制備
        4.2.1 Ni-CuCl預(yù)催化劑的合成
        4.2.2 Ni-CuO的合成
        4.2.3 Ni-CuO-S的合成
        4.2.4 Ni-CuO-350的合成
    4.3 材料表征分析
    4.4 電化學(xué)測(cè)試與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間出版或發(fā)表的論著、論文
致謝



本文編號(hào)：3991225