析氧反應(yīng)(OER)作為電解水的必要步驟,其催化效率依賴于高效電催化劑的設(shè)計開發(fā)。目前常用的高效催化劑多為貴金屬氧化物,但其高成本、稀缺性和較差的穩(wěn)定性阻礙了大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。過渡金屬基電催化劑因其天然豐度高、價格低廉、高催化活性和出色的穩(wěn)定性,得到了研究者們的廣泛關(guān)注;但塊體材料或粉末狀材料依然存在著比表面積小、電導率低、催化活性低等缺點。針對上述問題,本文主要利用氮摻雜策略對過渡金屬基電催化劑進行改性,結(jié)合無粘結(jié)劑陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計,制備新型高效的氮摻雜電催化劑以提高析氧反應(yīng)效率。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)通過簡易高效的水熱法,成功制備了氮摻雜氧化亞鈷納米線陣列(N-CoO),并作為堿性溶液中OER電催化劑。所制備的N-CoO納米線陣列具有開放的陣列框架和多孔納米結(jié)構(gòu),有效增加了催化劑與電解液的接觸界面,并暴露了更多催化活性位點。同時開放多孔結(jié)構(gòu)為OER的電子傳輸和離子擴散提供了更快捷的輸運路徑。鑒于上述優(yōu)點,N-CoO納米線陣列表現(xiàn)出了優(yōu)異的OER電催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性,具有較低的過電位和較低的Tafel斜率(74 mV dec^-1),且在1M KOH溶液中24小...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1HER（左）和OER（右）的極化曲線圖[7]

浙江大學碩士學位論文2解產(chǎn)生氫氣的規(guī)�；瘧�(yīng)用。所以，高效的OER電催化劑對于顯著降低過電位并提升水分解的效率十分必要。一些貴金屬的氧化物，如RuO2、IrO2，是目前主要用到的高效OER催化劑，但其高成本、稀缺性和不夠出色的穩(wěn)定性則阻礙了大規(guī)模應(yīng)用和商業(yè)化發(fā)展[8-13]�；诖�....

圖1.2水電解裝置圖

第一章緒論3圖1.2水電解裝置圖。Fig.1.2Schematicillustrationofwatersplittingdevice.電解水過程中，析氫反應(yīng)（HER）發(fā)生于陰極上，析氧反應(yīng)（OER）發(fā)生在陽極上。其電解液可以是酸性、中性或堿性，具體反應(yīng)方程式如下：中性溶液中：陽....

圖1.3在堿性條件（紅線）和酸性條件（藍線）下的OER機理

第一章緒論5之間的相互鍵合作用（M-O）對于整體的電催化速率非常重要。圖1.3在堿性條件（紅線）和酸性條件（藍線）下的OER機理。黑線表示氧氣逸出涉及過氧化物（M-OOH）中間體的形成（黑線），而另外一種直接合成含氧中間體（M-O）（綠色）產(chǎn)氧的途徑也是可能的[7]。Fig.1.....

圖1.6NaBH4還原過程示意圖，用于在Co3O4納米線中原位引入氧空位，增強其OER催化

第一章緒論11cubanes保持四個電子以產(chǎn)生一個氧分子的能力。而去除Mg-Co3O4中的Mg不僅增加了表面積，還使在cubanes內(nèi)部形成更多的缺陷或空位，從而提高了催化劑的性能。這些結(jié)果間接證明了Co4O4cubane是OER的活性位點。圖1.6NaBH4還原過程示意圖，用于....

本文編號：3996654