氫能源因其高能量密度、潔凈可再生等優(yōu)勢在綠色能源家族中脫穎而出。相較于工業(yè)上依舊重度依賴高碳能源的產(chǎn)氫方法,水裂解陰極產(chǎn)氫因具有綠色環(huán)保、制氫純度佳、能量轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)勢而受到廣泛研究。研發(fā)高效穩(wěn)定、價廉易得并且具有寬pH適用范圍的非貴金屬催化劑是促進電解水產(chǎn)氫產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的核心之舉。磷化鎳型過渡金屬磷化物因在催化活性、成本效益、地球豐度上的巨大優(yōu)勢,而引起世界各國研究者的廣泛關(guān)注,但其很少能在0～14的寬pH值下均能保持優(yōu)異的析氫性能。為了構(gòu)建pH通用-性能高效型磷化鎳催化劑并探索磷化鎳應用的新領(lǐng)域,本文通過優(yōu)化電子結(jié)構(gòu)和調(diào)控形貌分布制得了兩種析氫性能優(yōu)異且具有良好電還原性能的磷化鎳（Ni₂P）電催化劑,具體如下:（1）通過化學鍍鎳磷和低溫磷化兩步工藝的耦合,提出了一種在碳布三維自支撐體上合成Ni₂P電催化劑的簡便策略。通過改變化學沉積工藝中的沉積時間,化學鍍液中磷含量以及低溫磷化工藝中的磷化溫度和磷化比例,深入探討了Ni₂P物相和形貌的演變過程并得出性能最優(yōu)的因素組合。析氫測試表明,類核桃仁狀的Ni₂

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

催化劑在酸性（圖左）和堿性體系（圖右）中表面析氫的兩種機制2酸性陰極總反應：4H4e2H（1-1）

第2章實驗方法13種研究方法。本課題采用日本東京的SmartLabX射線衍射儀在一定測試條件下（CuKα射線，掃速為5°/min，掃描范圍2θ為20~80°）對制備Ni2P/CC和Ni2P/NF三維目標電極和一系列對比樣電極進行分析。2.2.4X射線光電子能譜（XPS）分析通過XPS可以對制備催化劑所含元素（不包括H、He元素）的表面情況（元素組成、能級結(jié)構(gòu)以及化合價態(tài)等）進行定量或定性分析。本課題以MgKα射線作為激發(fā)源，采用ThermoFisherScientific公司的X射線光電子能譜儀（ESCALAB250XI）對第三章制備Ni2P/CC和第四章制備的Ni2P/NF三維目標電極進行表征，以確定Ni、P、C等元素的價態(tài)。2.3三維自支撐磷化鎳電極的析氫性能評價體系第三、四章對制備的三維磷化鎳電極的電催化析氫性能的評價均采用標準三電極體系，以制備Ni2P/CC和Ni2P/NF三維目標電極和一系列對比樣電極為工作電極，Ag/AgCl（濃度為3M）作參比電極，石墨棒（直徑為6cm）作對電極。測試儀器為上海辰華CHI650C電化學工作站。圖2-1電催化析氫測試裝置圖

2與傳統(tǒng)粉末磷化鎳相比，磷化鎳原位嵌于合適的自支撐三維集流導電基體上有著更為理想的催化效果，避免使用可能阻斷活性位點和抑制氣體擴散的聚合物粘結(jié)劑既簡化了制作工藝并節(jié)省了滴加在玻碳電極的時間又使催化材料和底物的結(jié)合更緊密還能改變自支撐電極的形貌和微觀結(jié)構(gòu)[59]�；w與催化劑之間的界面效應可以控制電子分布，調(diào)節(jié)中間吸附能，防止催化劑的致密聚集，有利于提高自支撐電極在實際大電流密度電解中的催化活性和長期穩(wěn)定性。圖 3-1 是制備 Ni2P/CC 三維功能性電催化劑的合成工藝示意圖。

【參考文獻】：
博士論文
[1]寬pH值穩(wěn)定、高活性析氫電催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究[D]. 高爽.吉林大學 2018

碩士論文
[1]磷化鎳/改性氧化石墨電化學析氫性能及硝酸鹽還原的研究[D]. 康寧.燕山大學 2019
[2]磷化鎳及其復合納微米材料的制備、表征及性能研究[D]. 劉慧.陜西科技大學 2015



本文編號：3485134