清潔能源的開發(fā)和使用是解決當(dāng)今化石能源短缺和環(huán)境污染問題的重要手段。氫能因具有高能量密度和無毒、無害、無污染的燃燒產(chǎn)物等優(yōu)點,被認為是最有希望替代化石燃料的清潔能源。電催化全分解水是制備高純氫氣的方法之一,它由兩個半反應(yīng)—析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）組成。貴金屬催化劑對于這兩個半反應(yīng)擁有極佳的催化性能,但受制于昂貴的成本,貴金屬催化劑尚不能應(yīng)用于大規(guī)模的實際生產(chǎn)中。因此,設(shè)計和制備經(jīng)濟、高效的雙功能電催化劑成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的研究熱點。本論文以鈷基磷酸鹽納米片陣列為主要研究對象,通過等離子體處理和電化學(xué)處理等手段對其進行改性,成功制備了可用于全分解水過程的低成本、高性能雙功能電催化劑。等離子體改性處理的Co₃（PO₄）₂多孔納米片陣列（PA-CoPO）由于具有豐富的多孔結(jié)構(gòu),大量配位不飽和的Co³⁺位點和氧空位,在堿性環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的HER和OER催化性能。PA-CoPO僅需50 mV的析氫過電勢就可達到10 mA cm^-2的析氫電流密度,且具有80 h的催化穩(wěn)定性。... 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化分解水催化劑研究背景及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 析氫反應(yīng)
        1.2.2 析氧反應(yīng)
        1.2.3 全分解水反應(yīng)
    1.3 論文選題目的及研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑及儀器
    2.2 電催化全分解水測試方法與裝置
        2.2.1 HER測試裝置
        2.2.2 OER測試裝置
        2.2.3 電催化全分解水測試裝置
    2.3 形貌結(jié)構(gòu)表征與和電化學(xué)測試技術(shù)
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 透射電子顯微鏡
        2.3.3 X射線光電子能譜分析
        2.3.4 X射線衍射圖譜分析
        2.3.5 X射線能譜分析
        2.3.6 循環(huán)伏安法
        2.3.7 線性掃描伏安法
        2.3.8 電化學(xué)阻抗測試
        2.3.9 穩(wěn)定性測試
        2.3.10 N_2吸附-脫附測試
第三章 富含Co~(3+)的Co_3(PO_4)_2多孔納米片陣列催化劑的制備與電催化全分解水性能研究
    3.1 催化劑的制備
    3.2 催化劑的形貌結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 催化劑的形貌表征
        3.2.2 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
    3.3 催化劑的電催化性能表征與分析
        3.3.1 催化劑電化學(xué)析氧及析氫性能表征
        3.3.2 催化劑電化學(xué)全分解水性能表征
        3.3.3 PA-CoPO多孔納米片陣列催化劑結(jié)構(gòu)與性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Mn摻雜的Fe P/Co_3(PO_4)_2多孔納米片陣列催化劑的制備與寬pH范圍內(nèi)電催化全分解水性能研究
    4.1 催化劑的制備
    4.2 催化劑的形貌結(jié)構(gòu)表征
        4.2.1 催化劑的形貌表征
        4.2.2 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
    4.3 催化劑的電催化性能表征與分析
        4.3.1 催化劑在酸性條件下的電催化性能表征
        4.3.2 催化劑在中性、堿性條件下的電催化性能表征
        4.3.3 PMFCP多孔納米片陣列催化劑結(jié)構(gòu)與性能分析
    4.4 本章總結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝



本文編號：3724678