發(fā)布時間：2021-09-15 17:39

　　氫能（H₂）因具有能量密度高和零碳排放等優(yōu)點,而成為一種理想的綠色可再生能源。而在眾多的制氫方法中,電解水制氫技術(shù)可利用太陽能和風(fēng)能等間歇性能源產(chǎn)生的電力進(jìn)行制氫,具有轉(zhuǎn)換效率高和制備H₂純度高等優(yōu)點,必將在發(fā)展制氫技術(shù)的過程中發(fā)揮不可替代的作用。電解水制氫包含兩個半反應(yīng):陽極的析氧反應(yīng)（OER）和陰極的析氫反應(yīng)（HER）。目前,Pt和Ir O₂/Ru O₂等貴金屬分別是高效的HER和OER催化劑,然而它們儲量稀少、成本高昂以及穩(wěn)定性差等限制了電解水制氫技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。因此,合成高效、穩(wěn)定和廉價的過渡金屬催化劑是加快電解水制氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。本論文圍繞自支撐鈷鎳基雙金屬復(fù)合催化劑的制備及電解水性能開展了研究工作,具體內(nèi)容如下:（1）通過電沉積法合成了鈷鎳雙金屬羥基氧化物納米片,在堿性介質(zhì)中可作為高效的雙功能催化劑。以鈦片為導(dǎo)電基底,采用電沉積的方法合成了形貌可控且具有山脊?fàn)钚蚊驳腃oNi-X/Ti合金（X表示電沉積時間）。然后將CoNi-30/Ti合金電氧化制備了具有極薄納米片結(jié)構(gòu)的CoNi-OO... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電解水的過程示意圖[13]

碩士學(xué)位論文自支撐鈷鎳基雙金屬復(fù)合催化劑的制備及電解水性能研究5解水的速度，也可通過電極穿孔來提高表面粗糙度[29]。不管HER是怎樣的反應(yīng)機(jī)制，吸附氫（Had）總是參與反應(yīng)。因此，催化劑表面氫原子的吉布斯自由能（ΔGH）是表征該催化劑的一個重要參數(shù)，它決定了催化劑的本征活性[30]。圖1-2實驗測得交換電流密度與DFT計算所得吸附氫原子在純金屬表面的Gibbs自由能的火山圖[31]Fig.1-2VolcanoplotofexperimentallymeasuredexchangecurrentdensitiesasafunctionoftheDFT-calculatedGibbsfreeenergyofhydrogenadsorptiononpuremetals通過交換電流密度與DFT計算所得吸附氫原子在純金屬表面的吉布斯自由能曲線具有火山形狀，如圖中1-2所示。由于在電極表面上氫原子的化學(xué)吸附和脫附是一個相互競爭的過程，較優(yōu)的HER催化劑應(yīng)和與之相關(guān)的反應(yīng)中間體應(yīng)具有適度的鍵合能，彼此之間的鍵能過強(qiáng)或過弱都對HER不利，當(dāng)與吸附的H原子形成足夠強(qiáng)的鍵，以促進(jìn)質(zhì)子-電子轉(zhuǎn)移過程，當(dāng)形成的鍵能足夠弱，以使其容易斷裂和H2的快速釋放[16]。因此，最佳的HER催化劑應(yīng)位于火山的頂部，例如ΔGH值接近零的Pt族金屬。

碩士學(xué)位論文自支撐鈷鎳基雙金屬復(fù)合催化劑的制備及電解水性能研究7圖1-3不同材料金屬氧化物的OER火山圖[36]Fig.1-3OERvolcanoplotformetaloxides在酸性電解質(zhì)中，水分子則作為氧源，但中性或堿性溶液中，氧分子卻來源于羥基離子。雖然在堿性和酸性介質(zhì)中OER反應(yīng)機(jī)理不同，但OHad和Oad中間體在OER反應(yīng)過程中總是起著重要作用，因此可以將ΔGO-ΔGOH的值作為判定OER催化劑好壞的標(biāo)準(zhǔn)。與HER類似，OER同樣也有不同催化劑間的活性火山圖，如圖中1-3所示。1.4電解水催化劑的設(shè)計要求及研究進(jìn)展1.4.1貴金屬催化劑的設(shè)計要求及研究進(jìn)展貴金屬，如Pt、Pd、Ru和Ir，由于其具有高活性，常常被用作電解水的HER和OER催化劑。然而，由于高價格、稀缺性和長時間測試條件下的低穩(wěn)定性嚴(yán)重阻礙了它們在工業(yè)生產(chǎn)上的大規(guī)模應(yīng)用。因此，降低貴金屬的用量、提高催化劑的比表面積、穩(wěn)定性和比活性是促進(jìn)貴金屬在實際中的廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。為了降低貴金屬載量并提高催化活性，可以采用降低金屬顆粒的尺寸、核殼

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]X射線光電子能譜中的分峰處理[J]. 孫博文,余紅雨,錢東金,陳萌.  大學(xué)化學(xué). 2017(08)
[2]關(guān)于布拉格方程的導(dǎo)出方法[J]. 吳紹情.  云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1985(04)

博士論文
[1]大面積單層MoS2材料制備及Er摻雜特性研究[D]. 楊勇.西安理工大學(xué) 2019

碩士論文
[1]BiVO4/ZnO光陽極擔(dān)載卟啉鎳骨架催化劑的光電性能研究[D]. 曹陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]納米材料對水化硅酸鈣與水泥基材料作用的研究[D]. 閆科曄.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]雜原子摻雜三維多孔石墨烯的制備及其電催化性能研究[D]. 成超.江蘇大學(xué) 2019
[4]基于三倍對稱有機(jī)共軛分子的多孔聚合物合成及在電化學(xué)儲能的應(yīng)用[D]. 陳元海.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 2019
[5]MOF衍生碳基納米材料及其電容去離子性能研究[D]. 葉陳增.浙江工業(yè)大學(xué) 2019
[6]二維有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦納米片的制備及其光穩(wěn)定性的電子顯微學(xué)研究[D]. 乜玲芳.北京工業(yè)大學(xué) 2019
[7]鋰離子電池SiO2/C負(fù)極材料的制備及改性研究[D]. 高莉.北京理工大學(xué) 2017
[8]三維分級多孔Au/SiO2催化劑制備及其CO催化氧化性能研究[D]. 姚欣蕾.上海交通大學(xué) 2017



本文編號：3396507