化石燃料是資源有限的并且會伴隨著環(huán)境問題,因此尋找可替代性的清潔能源是至關(guān)重要的。氫氣因其能量密度高、來源豐富、燃燒產(chǎn)物環(huán)境友好等特點而備受關(guān)注。市售的HER和OER催化劑一般為單功能的Pt/C和IrO₂或RuO₂,但是由于它具有成本高、稀缺性和較差的穩(wěn)定性等缺點,不能被廣泛使用,因此開發(fā)一種同時具有廉價、高效、長壽命等特點的電催化劑是一個較大的挑戰(zhàn)。本文以氧空位為研究對象,以開發(fā)低成本、高活性和長壽命的電解水催化劑材料為目標,探索了氧空位的應用方向,使用簡單的方法合成了三種基于氧空位缺陷的高效電解水催化劑。論文的主要工作和結(jié)論如下:（1）在室溫液相條件下合成了氧空位修飾的OER催化劑Ov-CuO/Cu-PBA,這種復合材料具有納米棒結(jié)構(gòu)以及豐富的氧空位缺陷�；钚晕镔|(zhì)Cu-PBA原位生長在導電性優(yōu)良的Ov-CuO納米棒上結(jié)合了兩者的優(yōu)點,而這種納米結(jié)構(gòu)可以促進電子傳輸并且暴露更多的活性位點。電化學測試表明,Ov-CuO/Cu-PBA具有更好的析氧催化活性。氧空位在體系中的作用為提高體系導電性,Cu-PBA在體系中的作用是作為催化活性中心,Ov... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

地殼元素豐度分布

第一章緒論2等。水資源來源也是十分廣泛，地球表面被75%的水覆蓋。不經(jīng)過催化直接電解水制氫，它的成本過高，并不適合大規(guī)模商用。設(shè)計一個廉價、高效且長壽命電催化劑對于電催化水裂解是十分重要的，同時也是一個重大的挑戰(zhàn)。1.2電催化水裂解催化劑簡介1.2.1電催化水裂解機理簡介電催化水裂解指的是通過電化學方式在催化劑作用下改變了反應進行的途徑，使水更容易分解為氧氣和氫氣，產(chǎn)生氫氣的過程就是析氫反應，產(chǎn)生氧氣的過程就是析氧反應，它們分別在電解池中處在陰極和陽極[11-13]。如圖1.2所示，為電解水示意裝置，在堿性介質(zhì)中，U型管中兩個電極分別連接著泡沫鎳，在泡沫鎳表面有大量催化劑生長在其中。在通直流電后，兩個不同電極片可以分別進行析氫反應和析氧反應。電解水反應公式如下：2H2O(液態(tài))=H2(氣態(tài))+O2（氣態(tài)）（公式1.1）由于直接電解水成本過高，因此有必要通過引入催化劑來改變反應途徑，并且降低反應的活化能[14]。目前最好的析氫催化劑是鉑系催化劑，析氧催化劑中最好的釕系和銥系催化劑[15-17]。雖然它們都在各自的半反應中表現(xiàn)極佳，但是，這些催化劑中都含有貴金屬元素，價格普遍昂貴且地球儲量稀少，而且功能單一。因此發(fā)展高效的、廉價的、具有雙功能的、長壽命的電催化水裂解催化劑是一個重要的課題。1.2.2電催化水裂解催化劑評價標準圖1.2電解水示意裝置圖

?院飭課鑾夤?縹皇被崾褂么呋?獵?10mAcm-2的電流密度下的過電位。同樣，析氧過電位具體指的是指的在析氧反應中是在達到一定電流所需要的電位值，由于析氧反應進行的理論電壓為1.23V[22-24]。為了方便交流，一般在計算析氧過電位時都會在相對可逆氫電極的電位基礎(chǔ)上減去1.23V的理論電壓。在同等電流密度下，催化材料的過電位越低表示材料性能越好。在電化學測試中一般在選定的電壓范圍內(nèi)采用線性掃描伏安曲線（LSV），或者穩(wěn)態(tài)極化曲線去測試在催化劑一定電流密度下的過電位，在本文中我們采用LSV曲線去評價催化劑的活圖1.3線性掃描伏安曲線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]二維Ⅲ族硫化物Janus多層結(jié)構(gòu)的高效光解水特性:內(nèi)建電場和空位缺陷效應（英文）[J]. 范英才,馬西奎,王君茹,宋曉涵,王愛珠,劉宏,趙明文.  Science Bulletin. 2020(01)
[2]Co-Mo-P@NPS作為析氫反應催化劑的研究[J]. 王清民,金晶,孔玉,殷金玲.  化學與粘合. 2019(05)
[3]溶劑熱一步法制備二硫化鉬/亞氧化鈦電解水析氫催化劑[J]. 李威,趙江紅,張勇,李開喜,段東紅.  燃料化學學報. 2019(09)
[4]納米八面體形FeP@PC的制備及催化析氫性能[J]. 王文峰,秦山,張榮榮,周盼盼,楊慶華,陳天云.  高等學�；瘜W學報. 2019(09)
[5]鐵鎳磷化物電極材料的制備及電催化析氫性能[J]. 鄒義成,李生娟.  有色金屬材料與工程. 2019(04)
[6]Mo對脫合金制備的Ni-Mo電極骨架結(jié)構(gòu)與析氫性能的影響[J]. 周琦,李志洋,汪帆.  高等學校化學學報. 2019(08)
[7]激光直寫制備三維自支撐NiS2/MoS2復合電催化劑應用于堿性和中性電解水制氫（英文）[J]. 程鵬飛,馮婷,劉紫薇,吳德垚,楊靜.  催化學報. 2019(08)
[8]NiFe-MoPC-NC復合材料:一種新型的高效全水電解催化劑[J]. 史波,崔麗莉.  長春理工大學學報(自然科學版). 2019(03)
[9]甲醇裂解制氫方法的研究進展[J]. 石林,任小榮,張洪波,白建紅.  山東化工. 2018(01)
[10]具有層級特征的異質(zhì)型CuO@TiO2納米線膜的制備及其光電解水性能（英文）[J]. 張帥,曹雪波,武軍,朱連文,谷俐.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(08)

碩士論文
[1]過渡金屬磷化物的可控制備及其析氧性能研究[D]. 李慧.北京化工大學 2018
[2]氣相陽離子交換制備多孔單晶CoO納米棒及其應用研究[D]. 張浩.天津大學 2014



本文編號：3607179