隨著不可再生化石能源的不斷消耗以及燃燒產(chǎn)物帶來(lái)的環(huán)境污染等問(wèn)題的出現(xiàn),尋找清潔可再生能源已成為滿足當(dāng)前社會(huì)快速、可持續(xù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)。電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換作為一種清潔能源轉(zhuǎn)換體系,具有電能和化學(xué)能之間可相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)從而解決適用于社會(huì)快速發(fā)展的能源問(wèn)題。設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)高效的能源轉(zhuǎn)化體系的關(guān)鍵問(wèn)題在于催化劑的催化性能及成本效益,發(fā)展低成本的高活性的非貴金屬來(lái)替代昂貴短缺的貴金屬族材料具有重要意義。盡管某些非貴金屬基催化劑具有的催化性能甚至超過(guò)了基于貴金屬的催化性能,令人滿意的非貴金屬催化劑在實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展過(guò)程中仍存在巨大的挑戰(zhàn)。碳基復(fù)合催化材料由于其獨(dú)特的形貌可控、微觀結(jié)構(gòu)可控的物理化學(xué)特性,已成為電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對(duì)象,這類催化材料已展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)轉(zhuǎn)化效率。本文主要圍繞非貴過(guò)渡金屬碳基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備及探究此類催化劑在電催化能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中的應(yīng)用,得到以下研究成果:1)通過(guò)共沉積法和原位磷化法的兩者聯(lián)用制備合成了一種鐵鎳雙金屬磷化物納米粒子負(fù)載在三維多孔碳(Fe_xNi_2–xP/PC)（0<x<2）的復(fù)合催化材料,基于多孔碳基底... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：186 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)
    1.2 電催化反應(yīng)機(jī)理
        1.2.1 HER催化反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 OER催化反應(yīng)機(jī)理
        1.2.3 ORR催化反應(yīng)機(jī)理
第二章 碳基復(fù)合材料電催化劑的研究現(xiàn)狀
    2.1 非金屬原子摻雜型碳基材料
    2.2 支撐型碳基電催化劑
    2.3 碳包裹型碳基催化劑
    2.4 單原子嵌入型碳基復(fù)合催化劑
    2.5 碳基復(fù)合物在電化學(xué)催化反應(yīng)中的應(yīng)用
        2.5.1 碳基復(fù)合材料的HER催化性能
        2.5.2 碳基復(fù)合材料的OER催化性能
        2.5.3 碳基復(fù)合材料的ORR催化性能
    2.6 研究目的和研究意義
    2.7 主要研究?jī)?nèi)容
    2.8 實(shí)驗(yàn)所需試劑和儀器
    2.9 表征儀器
第三章 多孔碳負(fù)載磷化鎳鐵超小納米顆粒的合成及電催化水分解性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 催化劑的合成
        3.2.2 催化劑表征方法
        3.2.3 電化學(xué)測(cè)試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌
        3.3.2 催化劑的TGA分析
        3.3.3 催化劑的BET& PSD,Raman和 XRD分析
        3.3.4 催化劑的XPS分析
        3.3.5 催化劑的OER電催化性能分析
        3.3.6 催化劑的HER電催化性能分析
        3.3.7 催化劑電催化水分解性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 嵌有Co/Ni單原子位點(diǎn)的氮摻雜碳納米管包覆Co Ni合金納米顆粒的合成及其電催化氧還原/析出性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 催化劑的制備
        4.2.2 材料表征方法
        4.2.3 電化學(xué)性能測(cè)量
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.2 催化劑的XRD,Raman和 BET&PSD分析
        4.3.3 催化劑的XPS分析
        4.3.4 催化劑的ORR性能分析
        4.3.5 催化劑的OER性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 原子分散的Fe嵌入多孔碳納米片的合成及其電催化氧還原性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 催化劑的表征
        5.2.3 吸附計(jì)算細(xì)節(jié)
        5.2.4 電化學(xué)測(cè)試
        5.2.5 ORR的 DFT計(jì)算細(xì)節(jié)
    5.3 結(jié)果和討論
        5.3.1 微觀結(jié)構(gòu)與組成分析
        5.3.2 催化劑的 BET 分析
        5.3.3 理論計(jì)算Fe(phen)_3配合物的吸附機(jī)理
        5.3.4 催化劑的XRD和 Raman分析
        5.3.5 催化劑的XPS和同步輻射分析
        5.3.6 催化劑的ORR性能分析
        5.3.7 催化劑的ORR機(jī)理分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 Mn–N_x–C催化劑的合成及其在酸/堿性電解液中的電催化氧還原性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟
        6.2.2 催化劑的結(jié)構(gòu)表征方法
        6.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
    6.3 結(jié)構(gòu)與討論
        6.3.1 形貌分析
        6.3.2 催化劑的XRD、Raman和 XPS分析
        6.3.3 催化劑的ORR性能分析
        6.3.4 普適性分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利情況
致謝



本文編號(hào)：3639281