由于傳統(tǒng)能源的過度使用,隨之帶來了環(huán)境污染和能源危機等亟待解決的世界性問題,因此清潔可再生能源的開發(fā)和利用得到越來越多的研究人員的關(guān)注。其中開發(fā)和利用電催化劑催化水分解是將電能轉(zhuǎn)化為清潔的可持續(xù)的化學能的最有效方式之一。電催化分解水的效率與催化劑材料的組成與結(jié)構(gòu)直接相關(guān),目前大都采用貴金屬基材料（如Pt,IrO2等）作為催化活性材料,由于貴金屬價格高昂且儲量稀少,設(shè)計和制備高效、穩(wěn)定、低廉的非貴金屬基電催化劑成為進一步發(fā)展電解水制氫技術(shù)的關(guān)鍵。本論文工作一方面通過構(gòu)筑過渡金屬氧化物等級納米結(jié)構(gòu),提高電極擔載活性材料利用效率,優(yōu)化電荷傳輸途徑,充分暴露活性位點;另一方面,通過引入其他過渡金屬元素,構(gòu)筑雙金屬/三金屬氧化物復合材料,優(yōu)化其電子結(jié)構(gòu),促進參與反應(yīng)物質(zhì)在表面的吸附與解離。綜合利用微納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑與界面組分調(diào)控的協(xié)同作用,提高析氫、析氧以及水分解反應(yīng)的催化速率。具體工作如下:（1）NiFe2O4/Ni（OH）2多級納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及電解水性能研究。在水熱腐蝕泡沫鎳表面的過程中,加入三價Fe離子前驅(qū)體,在Fe3+的輔助活化下,通過優(yōu)化反應(yīng)條件,調(diào)控泡沫鎳表面的組分與微結(jié)構(gòu),獲得了具有三... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２．電解水裝置示意圖［１７］??－

＾?Ｌ｜?◎?ｖ＿??４Ｈ＊?＋?４ｅ－?—?２Ｈ２?｜２Ｈ２０?—〇２?＋?４Ｈ＊?＋?４ｅ－??圖１－２．電解水裝置示意圖［１７］??如圖１－３所示，理論上來說在電解水反應(yīng)中，需要１．２３Ｖ的反應(yīng)電位??以達到水分解的熱力學平衡電勢，從而達到驅(qū)動水分解的目的，但由于陽??極和陰極存在著嚴重的過電位，因而在實際過程中所需的電解電壓往往大??于理論電壓。可見提高電催化水分解反應(yīng)的關(guān)鍵在于分別降低陰極和陽極??在實際電解水過程中的過電位。因此我們需要分別了解析氫反應(yīng)（ＨＥＲ）??和析氧反應(yīng)（ＯＥＲ）的反應(yīng)機理。??４??

將限制反應(yīng)速率。因此，一個有效的ＨＥＲ催化劑的必要條件是Ａ?ＧＨ？０。??在用密度泛函理論（ＤＦＴ）計算大量可能催化析氫反應(yīng)的材料后，可以繪制??出火山形關(guān)系圖，如圖１－４所示以直接體現(xiàn)線性自由能關(guān)系：優(yōu)異的ＨＥＲ??催化劑的氫吸附能既不能太強也不太弱。因而了解如何控制反應(yīng)中間體在??表面的結(jié)合能是提高材料性能的關(guān)鍵。??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]From Two-Phase to Three-Phase: The New Electrochemical Interface by Oxide Electrocatalysts[J]. Zhichuan J.Xu.  Nano-Micro Letters. 2018(01)
[2]氫能源的利用現(xiàn)狀分析[J]. 趙永志,蒙波,陳霖新,王賡,鄭津洋,顧超華,張鑫,張俊峰.  化工進展. 2015(09)



本文編號：3125042