【摘要】：水電解由兩個(gè)半電池反應(yīng)組成:陰極處產(chǎn)生氫氣的析氫反應(yīng)(HER),以及產(chǎn)生氧氣的陽極處的析氧反應(yīng)(OER),而提高非貴金屬電催化劑的HER和OER中的效率是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。本文致力于用簡單的方法、廉價(jià)的過渡金屬制備電催化劑,其中磷化鈷基催化劑具有良好的電催化產(chǎn)氫產(chǎn)氧性能。本論文第三章主要探究了鐵元素?fù)诫s的磷化鈷自支撐催化劑。通過水熱法合成前驅(qū)體,隨后用高溫磷化的方法得到Fe-CoP/NF。并探究了不同摻雜量的鐵元素和不同反應(yīng)時(shí)間對催化材料的影響,摻雜1 mmol FeCl_3·6H_2O反應(yīng)時(shí)間為10 h時(shí)催化性能最好,在堿性環(huán)境下電催化產(chǎn)氫,在電流密度為10 mA cm~(-2)時(shí),過電位是97 mV,電催化產(chǎn)氧時(shí),當(dāng)電流密度為50 mA cm~(-2)時(shí),過電位為305.7 mV。酸性條件下進(jìn)行電催化產(chǎn)氫,在電流密度為10 mA cm~(-2)時(shí),所對應(yīng)的過電位是116 mV。本論文第四章與第三章都采用相同的合成方法,通過優(yōu)化反應(yīng)條件,合成了NiCoP/NF催化劑。反應(yīng)條件為90℃19 h時(shí),在酸性條件下HER,電流密度為10 mV cm~(-2)時(shí),過電勢為113.35 mV,堿性條件下HER,電流密度為10 mV cm~(-2)時(shí),過電勢為111.43 mV。摻雜Ni元素并調(diào)節(jié)改進(jìn)催化劑的形貌,提高催化劑的電催化產(chǎn)氫性能,可能是由于此反應(yīng)條件下可以暴露更多的活性位點(diǎn)。
【圖文】：

第 1 章 緒 論Step1:H3O+*+e-→H*+H2O(Volmerreaction)Tafelslope=2.3RT/(αF)=120 mV dec-1(1-1)Step2:2H*→H2(Tafelreaction)Tafelslope=2.3RT/(2F)=30 mV dec-1(1-2)Step2’:H3 ++H*+e-→H2+H2 (Heyrovskyreaction)Tafelslope=2.3RT/[(1+α)F]=40 mV dec-1(1-3)其中 R 是理想氣體常數(shù)，T 是絕對溫度，F(xiàn) 是法拉第常數(shù)，*是催化劑表面，H*被吸收的氫中間體和≤0.5 是對稱的系數(shù)。

第 1 章 緒 論對于目前最先進(jìn)的金屬和金屬氧化物催化劑，，納米級的 Ni(OH)2團(tuán)簇在鉑電極表的可控排列表明，在電催化產(chǎn)氫性能，其活性增加了 8 倍，在雙功能效應(yīng)中，i(OH)2團(tuán)簇結(jié)構(gòu)促進(jìn)了水的離解，生成氫中間體，然后吸附在附近的 Pt 表面上，組形成氫分子。而氫的中間產(chǎn)物是通過 Li+導(dǎo)致 HO-H 鍵更不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致活增加 10 倍（如圖 1-3 所示）[36]。
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ116.21;TQ426

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