氫能是一種熱值高、可再生、環(huán)境友好的新型能源,可替代目前工業(yè)上常用的化石燃料。堿性電解水產(chǎn)氫具有技術(shù)成熟和氫氣純度高的優(yōu)勢,但電能消耗大,不利于工業(yè)化生產(chǎn)。開發(fā)高效的產(chǎn)氫反應(yīng)催化劑來降低產(chǎn)氫過電勢成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。盡管Pt基金屬催化劑可以顯著減少產(chǎn)氫過電勢,但因其高成本、自然界含量低和催化劑中毒現(xiàn)象使其不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。具有相對較高的催化活性且成本低廉的過渡金屬Ni及Ni基合金可以替代Pt基催化劑實(shí)現(xiàn)電催化產(chǎn)氫反應(yīng),但其產(chǎn)氫過電勢依然較高。納米多孔Ni基合金雖然具有較低的產(chǎn)氫過電勢,化學(xué)活性較高,但穩(wěn)定性差。三維石墨烯具有高比表面積、高導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢,但本身電催化產(chǎn)氫反應(yīng)活性不高,通過過渡金屬原子摻雜可有效降低產(chǎn)氫過電勢。本論文采用不同體系合金通過脫合金化法形成納米多孔Ni基合金,并作為基體通過CVD法生長具有三維連續(xù)結(jié)構(gòu)的石墨烯,化學(xué)腐蝕后形成的NiCo摻雜三維石墨烯電極具有高比表面積、高導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性,并且能夠顯著降低產(chǎn)氫過電勢。本文的研究主要內(nèi)容及結(jié)論為:（1）根據(jù)合金相圖制備出不同體系的合金。XRD分析表明NiCuMn和NiCoMn合金成分均勻,屬于面... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 概述
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電解水產(chǎn)氫概述
        1.2.1 電解水產(chǎn)氫原理及分類
        1.2.2 堿性電解水電化學(xué)理論
        1.2.3 堿性電解水產(chǎn)氫催化劑概述
    1.3 Ni基產(chǎn)氫電極概述
        1.3.1 Ni基合金產(chǎn)氫電極
        1.3.2 Ni基多孔產(chǎn)氫電極
    1.4 三維石墨烯產(chǎn)氫電極
        1.4.1 三維石墨烯的分類及其電催化應(yīng)用
        1.4.2 化學(xué)沉積法制備三維石墨烯
        1.4.3 三維石墨烯電極電催化產(chǎn)氫性能的研究進(jìn)展
    1.5 研究目的和主要研究內(nèi)容
        1.5.1 本課題的選題依據(jù)、研究目的及意義
        1.5.2 本課題的主要研究內(nèi)容和研究方法
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原材料、藥品及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料的制備
        2.2.1 合金的制備
        2.2.2 納米多孔金屬基體的制備
        2.2.3 三維石墨烯/Ni基合金復(fù)合材料及Ni基合金摻雜三維石墨烯電極的制備
    2.3 產(chǎn)氫電極的電化學(xué)性能測試方法
        2.3.1 線性伏安掃描測試（LSV）
        2.3.2 交流阻抗測試（EIS）
        2.3.3 恒電壓計時電流測試（1-T）
第三章 納米多孔Ni基合金電極性能研究
    3.1 引言
    3.2 Ni基合金產(chǎn)氫反應(yīng)電化學(xué)能研究
    3.3 形貌和結(jié)構(gòu)表征
        3.3.1 Ni基合金的X射線衍射分析
        3.3.2 納米多孔Ni基合金的BET分析
        3.3.3 納米多孔NiCo合金的TEM分析
        3.3.4 納米多孔NiCo合金的SEM分析
    3.4 納米多孔Ni基合金產(chǎn)氫反應(yīng)電化學(xué)能研究
        3.4.1 納米多孔Ni基合金產(chǎn)氫電極的線性伏安掃描測試
        3.4.2 納米多孔NiCo合金產(chǎn)氫電極的穩(wěn)定性測試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 三維石墨烯/NiCo合金復(fù)合電極性能研究
    4.1 引言
    4.2 形貌和結(jié)構(gòu)表征
        4.2.1 宏觀形貌
        4.2.2 微觀形貌形貌分析
        4.2.3 結(jié)構(gòu)分析
    4.3 產(chǎn)氫反應(yīng)電化學(xué)性能研究
        4.3.1 線性伏安掃描測試
        4.3.2 交流阻抗測試
        4.3.3 穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論及展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯制備、表征及應(yīng)用研究最新進(jìn)展[J]. 喬峰,朱海濤.  化工新型材料. 2010(10)
[2]沉積電流對Ni-Mo-Co合金析氫催化性能的影響[J]. 王國慶,尉海軍,朱磊,簡旭宇,王忠.  稀有金屬. 2010(05)
[3]石墨烯的制備、功能化及在化學(xué)中的應(yīng)用[J]. 胡耀娟,金娟,張卉,吳萍,蔡稱心.  物理化學(xué)學(xué)報. 2010(08)
[4]氫能利用與制氫儲氫技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 林才順,魏浩杰.  節(jié)能與環(huán)保. 2010(02)
[5]氫能制取和儲存技術(shù)研究發(fā)展綜述[J]. 歐訓(xùn)民.  能源研究與信息. 2009(01)
[6]化學(xué)制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 吳川,張華民,衣寶廉.  化學(xué)進(jìn)展. 2005(03)
[7]氫能對我國未來交通能源需求和溫室氣體排放的影響[J]. 王超,王賀武,歐陽明高.  化工學(xué)報. 2004(S1)
[8]電解水制氫技術(shù)進(jìn)展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy.  能源環(huán)境保護(hù). 2004(05)
[9]太陽能制氫技術(shù)[J]. 倪萌,M K H Leung,K Sumathy.  可再生能源. 2004(03)
[10]生物制氫技術(shù)[J]. 任南琪,李建政.  太陽能. 2003(02)



本文編號：2957323