全球不斷增長的能源需求使得化石燃料的消耗日益增加,伴隨的環(huán)境惡化和能源危機促使人們尋找新型可再生的替代能源。氫能是一種無碳清潔的能源載體,具有最高的能量密度,有望替代傳統(tǒng)的化石燃料。與傳統(tǒng)制氫方法相比,電解水是一種生產(chǎn)高純氫的環(huán)境友好的有效途徑。通常,電解水包含兩個半反應(yīng),即陰極析氫反應(yīng)(HER)和陽極析氧反應(yīng)(OER)。然而,這兩個半反應(yīng)的動力學(xué)緩慢,從而需要有效的電催化劑來降低水分解的過電勢。雖然貴金屬Pt和Ru/Ir基催化劑分別具有最佳的HER和OER活性,但其價格昂貴,儲量稀少,無法應(yīng)用在大規(guī)模的實際生產(chǎn)中。因此,開發(fā)高效廉價的水分解電催化劑是當前研究的重點。近年來,靜電紡納米材料因其較大的比表面積、獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)、易于調(diào)節(jié)的組分以及快速的電子和物質(zhì)傳輸性能而被廣泛應(yīng)用在能源轉(zhuǎn)化與存儲領(lǐng)域�；谝陨嫌懻�,本論文以靜電紡絲納米纖維復(fù)合材料為主要研究對象,設(shè)計合成了一系列高效廉價電解水催化劑,并通過調(diào)控材料的組分、形貌以及電子傳輸特性,實現(xiàn)了催化活性和穩(wěn)定性的顯著提高。本論文的主要研究內(nèi)容如下:一、將高活性貴金屬與過渡金屬復(fù)合作為有效的電催化劑是一種有前途的策略,它不僅可以有效降低...

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
abstract
第一章 緒論
    第一節(jié) 電催化水分解概述
        1.1.1 電解水技術(shù)簡介
        1.1.2 電催化析氫反應(yīng)機理
        1.1.3 電催化析氧反應(yīng)機理
        1.1.4 電解水的性能指標
            1.1.4.1 過電勢(η)
            1.1.4.2 Tafel斜率及交換電流密度
            1.1.4.3 電化學(xué)阻抗(EIS)
            1.1.4.4 法拉第效率(FE)
            1.1.4.5 轉(zhuǎn)換頻率(TOF)
            1.1.4.6 穩(wěn)定性
        1.1.5 電解水的測試方法
    第二節(jié) 靜電紡納米纖維材料
        1.2.1 一維納米材料簡介
        1.2.2 靜電紡絲技術(shù)原理
        1.2.3 靜電紡納米纖維材料在電催化析氫領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.4 靜電紡納米纖維材料在電催化析氧領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.5 靜電紡納米纖維材料在全解水領(lǐng)域的應(yīng)用
    第三節(jié) 催化劑的設(shè)計策略
        1.3.1 構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)
        1.3.2 引入氧空位
        1.3.3 雜原子摻雜
        1.3.4 創(chuàng)造多孔結(jié)構(gòu)
        1.3.5 結(jié)合導(dǎo)電基底
    第四節(jié) 本論文的選題與設(shè)計思路
    參考文獻
第二章 貴金屬基納米纖維復(fù)合材料可控制備及其電催化析氫和全解水性能研究
    引言
    第一節(jié) Ni-NCNFs-Pt納米纖維復(fù)合材料的制備及其寬pH下電催化析氫性能研究
        2.1.1 實驗部分
            2.1.1.1 實驗試劑
            2.1.1.2 實驗儀器
            2.1.1.3 材料制備
            2.1.1.4 電催化析氫性能測試
        2.1.2 結(jié)果與討論
            2.1.2.1 Ni-NCNFs-Pt納米纖維復(fù)合材料的制備與表征
            2.1.2.2 Ni-NCNFs-Pt納米纖維復(fù)合材料的電催化析氫性能研究
    第二節(jié) RuNi-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的制備及其電催化全解水性能的研究
        2.2.1 實驗部分
            2.2.1.1 實驗試劑
            2.2.1.2 實驗儀器
            2.2.1.3 材料制備
            2.2.1.4 電催化性能測試
        2.2.2 結(jié)果與討論
            2.2.2.1 RuNi-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的制備與表征
            2.2.2.2 RuNi-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的電催化性能研究
    第三節(jié) 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 過渡金屬碳化物基納米纖維復(fù)合材料可控制備及電催化分解水性能研究
    引言
    第一節(jié) Mo/Mo₂C/N-CNFs納米纖維復(fù)合材料的制備及其寬p H下電催化析氫性能研究
        3.1.1 實驗部分
            3.1.1.1 實驗試劑
            3.1.1.2 實驗儀器
            3.1.1.3 材料制備
            3.1.1.4 電催化析氫性能測試
        3.1.2 結(jié)果與討論
            3.1.2.1 Mo/Mo₂C/N-CNFs納米纖維復(fù)合材料的制備與表征
            3.1.2.2 Mo/Mo₂C/N-CNFs納米纖維復(fù)合材料的電催化析氫性能研究
    第二節(jié) Ni/Mo₂C-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的制備及其電催化全解水性能的研究
        3.2.1 實驗部分
            3.2.1.1 實驗試劑
            3.2.1.2 實驗儀器
            3.2.1.3 材料制備
            3.2.1.4 電催化性能測試
        3.2.2 結(jié)果與討論
            3.2.2.1 Ni/Mo₂C-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的制備與表征
            3.2.2.2 Ni/Mo₂C-NCNFs納米纖維復(fù)合材料的電催化性能研究
    第三節(jié) 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 結(jié)論
作者簡介
致謝



本文編號：3808106