氫氣以其燃燒值高、產(chǎn)物無污染和利用形式多樣等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注,被認(rèn)為是理想的替代化石燃料的清潔能源載體。電催化水裂解利用可再生能源獲得的電能分解水產(chǎn)生氫氣,是極具前景的、綠色的制氫技術(shù)。然而,由于其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩,大部分電催化反應(yīng)都需要貴金屬作為催化劑。受限于貴金屬價(jià)格昂貴且儲(chǔ)量少,人們亟需開發(fā)新型廉價(jià)的非貴金屬電催化劑。盡管相關(guān)研究取得一定進(jìn)展,但大多數(shù)已知的電催化劑依舊存在催化活性低的、穩(wěn)定性不足等問題。過渡金屬硼化物具有較高的導(dǎo)電能力,同時(shí)由于硼元素的摻入使其具有很好的抗腐蝕性,是一類潛在的新型水裂解電催化劑。盡管過渡金屬硼化物在電催化水裂解方面具有諸多優(yōu)勢(shì),但其合成始終較困難,通常需要復(fù)雜且昂貴的方法,加之目前對(duì)此類新型材料的催化機(jī)制認(rèn)識(shí)不足,都在一定程度上阻礙其發(fā)展。針對(duì)以上問題,本論文通過固相滲硼,熔融鹽輔助以及異質(zhì)金屬原子摻雜等合成策略,開發(fā)制備了一系列過渡金屬硼化物電催化水裂解催化劑,實(shí)現(xiàn)了其在水裂解反應(yīng)中高本征催化活性上的突破。通過對(duì)催化活性相的分析,闡釋了過渡金屬硼化物中特殊的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)與催化性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。主要研究內(nèi)容如下:一、電催化水裂解析氧半反應(yīng)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

氫能生產(chǎn)和利用的可持續(xù)途徑示意圖

第 1 章 緒論活性、高穩(wěn)定性、地殼儲(chǔ)量豐富的非貴金屬電催化劑勢(shì)在必行。電催化水裂解反應(yīng)概述1 電解水技術(shù)從環(huán)境影響和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，電解水被認(rèn)為是最佳制氫方法之一。用可再生能源且副產(chǎn)物只有水，對(duì)環(huán)境沒有負(fù)面的影響。電解水制氫被視氫經(jīng)濟(jì)時(shí)代”的最佳途徑。

所得到的 Ni2P 在 1 M H2SO4中，經(jīng) 48 h 的 HER 測試，其過電位幾生變化，仍然是 170 mV[105]。2014 年，Popczun 等人首次報(bào)道了 CoP 在酸性條件下具有高效穩(wěn)定的 H能。將其負(fù)載到 Ti 片上，發(fā)現(xiàn)在 85mV 的過電位下，其催化電流密度就可cm-2。同時(shí)，在 0.5 M H2SO4中可持續(xù)催化 24 h，展示了優(yōu)異的催化穩(wěn)定性MoP 作為一種有效的加氫脫硫（HDS）催化劑為人熟知。如圖 1.8，Wan014 年首次證實(shí)了 MoP 的 HER 催化活性。研究中，他們通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度功制備出塊體 MoP 和 Mo3P。通過對(duì)比 Mo、Mo3P 和 MoP 的 HER 性能發(fā)催化活性的提升有著重要意義，磷化的程度對(duì) HER 的活性和穩(wěn)定性也有著。與 Mo 和 Mo3P 在酸性和堿性介質(zhì)中 HER 性能表現(xiàn)出得嚴(yán)重性衰減不同oP 在兩種介質(zhì)的測試中都表現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性。近年來，無定晶的 WP 陸續(xù)合成出來，它們同樣有著高效穩(wěn)定的 HER 催化性能[107]。


本文編號(hào)：3280497