隨著人類科技的不斷發(fā)展,能源和環(huán)境問題逐漸成為制約全球各國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為了應對人類社會當前面對的嚴峻挑戰(zhàn),我們迫切的需要尋找出一種綠色環(huán)保、可持續(xù)使用的能源,而氫氣作為一種綠色無污染的可持續(xù)能源被認為是不可再生化石類能源的理想的替代者。在眾多的產(chǎn)氫途徑中,電解水制氫一直被認為是一種簡便可行的方法。電解水過程中涉及兩個半反應的發(fā)生,即析氫反應（HER）與析氧反應（OER）。為了在電解水工業(yè)化生產(chǎn)過程中實現(xiàn)高效、節(jié)能和減小生產(chǎn)成本的現(xiàn)實需求,必須要在電解水過程中引入電催化劑來促進反應進行。而催化劑性能的好壞制約著電解水的效率和產(chǎn)氫的成本,這對兩個半反應中使用的HER和OER類型的催化劑性能提出更高的要求。相比于貴金屬類電催化劑,過渡金屬磷化物由于優(yōu)異的HER和OER性能,成為雙功能電解水催化劑的研究熱點。本文立足于構(gòu)建雙功能的過渡金屬磷化物,設計出具備獨特形貌結(jié)構(gòu)的復合材料,從而有效提高催化劑的導電性能,增加催化劑有效比表面積和活性部位數(shù)量,實現(xiàn)催化劑HER和OER性能的提升。1.以電沉積法制備的鎳鐵羥基氧化物（NiFe-LDH）為前驅(qū)體,通過低溫磷化處理得到（Ni_x

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電解水簡介
        1.2.1 電解水過程
        1.2.2 電解水析氫反應(HER)原理
        1.2.3 電解水析氧反應(OER)原理
    1.3 電催化劑HER和 OER的重要性能指標
        1.3.1 過電位(Over-potential)
        1.3.2 塔菲爾斜率(Tafel slope)
        1.3.3 穩(wěn)定性(Stability)
        1.3.4 雙電層電容(Double layer capacitance,Cdl)
        1.3.5 法拉第效率(Faraday efficiency)
    1.4 過渡金屬磷化物介紹
        1.4.1 雙功能過渡金屬磷化物用于全解水的優(yōu)越性
        1.4.2 過渡金屬磷化物的制備方法
    1.5 過渡金屬磷化物電解水性能的優(yōu)化方法
        1.5.1 調(diào)整金屬和磷的化學計量比
        1.5.2 復合三維導電基底
        1.5.3 元素合金或摻雜
        1.5.4 表面設計
    1.6 本論文的研究意義和內(nèi)容
    參考文獻
第二章 材料制備及相關分析方法
    2.1 實驗材料與儀器
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的制備
        2.2.1 鎳泡沫的處理
        2.2.2 鎳鐵羥基氧化物(Ni_xFe_y-LDH)前驅(qū)體的制備
        2.2.3 三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的制備
        2.2.4 自支撐Ni_2P納米片的制備
        2.2.5 自支撐Fe_2P納米片的制備
    2.3 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP復合材料的制備
        2.3.1 銅泡沫的處理
        2.3.2 氫氧化銅納米線陣列(Cu(OH)_2 NW/CF)的制備
        2.3.3 Cu(OH)_2 NW@CoFe-LDH前驅(qū)體的制備
        2.3.4 Cu_3P NW@CoFeP的制備
        2.3.5 Cu_3P NW@CoP和 Cu_3P NW@FeP的制備
    2.4 表征手段及測試設備
        2.4.1 X射線衍射儀(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)
    2.5 電化學測試
        2.5.1 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列測試
        2.5.2 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP測試
        2.5.3 雙電層電容測試
    參考文獻
第三章 三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列雙功能催化劑的全解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 電沉積時間對Ni_xFe_y-LDH前驅(qū)體形貌和結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.1 Ni_x Fe_y-LDH前驅(qū)體的表面形貌
        3.2.2 Ni_x Fe_y-LDH前驅(qū)體的微觀結(jié)構(gòu)
    3.3 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的形貌和結(jié)構(gòu)
        3.3.1 不同三元(Ni_xFe_y)_2P催化劑的微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.2 三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的表面形貌
    3.4 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的電化學性能
        3.4.1 電沉積時間對(Ni_xFe_y)_2P性能的影響
        3.4.2 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的析氫性能
        3.4.3 自支撐三元(Ni_xFe_y)_2P納米片陣列的析氧性能
        3.4.4 三元(Ni_(0.66)Fe_(0.33))_2P雙功能催化劑的全水解性能
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 自支撐Cu_3P NW@CoFeP雙功能催化劑的全解水性能研究
    4.1 引言
    4.2 Cu(OH)_2 NW@CoFe-LDH前驅(qū)體的形貌和結(jié)構(gòu)
        4.2.1 Cu(OH)_2NW/CF的表面形貌
        4.2.2 Cu(OH)_2 NW@CoFe-LDH前驅(qū)體的表面形貌
        4.2.3 Cu(OH)_2 NW@CoFe-LDH前驅(qū)體的微觀結(jié)構(gòu)
    4.3 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)
        4.3.1 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的表面形貌
        4.3.2 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的微觀結(jié)構(gòu)
    4.4 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的電化學性能
        4.4.1 電沉積時間對Cu_3P NW@CoFeP性能的影響
        4.4.2 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的析氫性能
        4.4.3 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的析氧性能
        4.4.4 自支撐三維Cu_3P NW@CoFeP催化劑的全水解性能
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 結(jié)論
碩士期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Kinetics for hydrogen production by methanol steam reforming in fluidized bed reactor[J]. Fuxiang Zhang,Yingshuang Shi,Lijun Yang,Xiaoze Du.  Science Bulletin. 2016(05)



本文編號：3717944