本文選題：過渡金屬磷化物 + 納米材料��； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著不可再生資源的大量消耗以及全球環(huán)境問題的日益加劇,清潔、高效、儲(chǔ)量豐富的新能源開發(fā)問題受到了研究工作者們的高度關(guān)注。近些年來,過渡金屬磷化物由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而成為一類具有廣泛應(yīng)用前景的功能無機(jī)材料,如其在鋰離子電池材料、微電子、電催化、生物醫(yī)療科技等領(lǐng)域都顯示出很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。盡管人們?cè)诮饘倭谆锛{米材料的制備和應(yīng)用上取得了一些重要的進(jìn)展,然而如何實(shí)現(xiàn)金屬磷化物材料的宏量制備、拓展金屬磷化物體系從二元向三元乃至多元化合物的過渡以及優(yōu)化過渡金屬磷化物納米材料的性能,這將成為我們工作研究的重點(diǎn)。本論文將著重討論簡(jiǎn)單金屬磷化物納米材料的宏量制備、二元乃至多元磷化物納米材料的可控制備、磷化物與碳材料的復(fù)合并深入研究這些功能化磷化物納米材料在鋰離子電池、電催化分解水、超級(jí)電容器等領(lǐng)域的應(yīng)用。取得的主要研究結(jié)果如下:1.設(shè)計(jì)和發(fā)展了一種簡(jiǎn)單、宏量制備碳復(fù)合金屬磷化物納米材料的方法,并研究探索了其電化學(xué)催化析氫性能。本實(shí)驗(yàn)利用乙酰丙酮基金屬化合物和三苯基膦為原材料,在真空密閉的石英管中,采用高溫?zé)崽幚淼姆椒ǔ晒Φ闹苽淞颂及擦谆挼膹?fù)合納米材料(CoP@C)。研究了所制備的材料在電催化析氫反應(yīng)中的應(yīng)用,通過材料性能的對(duì)比進(jìn)一步闡明了碳材料在催化過程中的重要作用。此外,我們所發(fā)展的制備方法可以作為一種普適的手段,可以利用不同種類的金屬前驅(qū)源來制備不同類型的碳復(fù)合金屬磷化物納米材料,我們還進(jìn)一步拓展了該合成方法制備了層狀的FePSe_3/C的復(fù)合納米材料并對(duì)其性能做了一個(gè)初步的探索。2.設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單可控的Ni_(12)P_5納米顆粒溶劑熱合成方法,實(shí)現(xiàn)了 Ni_(12)P_5單分散納米晶體的控制制備,通過對(duì)碳納米管(CNTs)進(jìn)行修飾后并與Ni_(12)P_5納米顆粒進(jìn)行復(fù)合,得到了 Ni_(12)P_5/CNTs復(fù)合納米材料。我們研究探討了反應(yīng)過程中反應(yīng)溶劑對(duì)產(chǎn)物的影響。另外,我們測(cè)試了所制備的Ni_(12)P_5納米顆粒及Ni_(12)P_5/CNTs復(fù)合納米材料在鋰離子存儲(chǔ)及電催化析氫反應(yīng)(HER)方面的性能,測(cè)試表明我們所組裝的電極材料表現(xiàn)出良好的電化學(xué)鋰儲(chǔ)存性能和高效的電催化析氫活性。3.發(fā)展了一種簡(jiǎn)單、溫和的一步熱溶劑方法用于高質(zhì)量單分散三元NiCoP納米顆粒的控制制備。XRD、TEM等測(cè)試表明我們所合成的NiCoP納米材料為六方晶相且顆粒的平均粒徑約為8.5 nm。進(jìn)一步的,我們研究了該納米材料在不同電解液中的電解水應(yīng)用性能。測(cè)試表明NiCoP納米材料在酸性電解液中具有十分優(yōu)越的HER性能,優(yōu)于絕大部分的非貴金屬HER催化劑的活性,同時(shí)該材料在堿性溶液中既可以用做HER催化劑也可以用作OER的催化劑,因此,我們以NiCoP納米顆粒所修飾的電極作為電解池的陰陽極構(gòu)建了一個(gè)全水分解的反應(yīng)裝置,并研究了其實(shí)際的電解水性能。此外,本工作中制備NiCoP材料的方法同樣適用于其他一些三元磷化物納米材料的合成。4.發(fā)展了一種溶液相自組裝技術(shù)將尺寸均勻的三元NiCoP納米顆粒組裝在石墨烯表面,得到了一種獨(dú)特的準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的NiCoP/石墨烯復(fù)合納米材料。這種結(jié)構(gòu)使得材料在催化過程中可以提供更多的活性位點(diǎn),可以有效的增加活性材料的電子傳導(dǎo)過程,在鋰離子測(cè)試過程中,還可以有效的緩解材料體積的改變。與純相的NiCoP納米材料相比,電化學(xué)測(cè)試也表明NiCoP/石墨烯納米復(fù)合材料具有更好的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。
[Abstract]:In recent years , the preparation and application of metal phosphide nano - materials in the fields of lithium - ion batteries , electrocatalysis , electrocatalysis , biomedical science and technology have been studied .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Yumei Hu;Maocheng Liu;Qingqing Yang;Lingbin Kong;Long Kang;;Facile synthesis of high electrical conductive CoP via solid-state synthetic routes for supercapacitors[J];Journal of Energy Chemistry;2017年01期

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本文編號(hào)：1740702