隨著日益增加的環(huán)境污染和能源需求,促使人們尋找和利用低成本、高效率且環(huán)境友好的可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。電解水反應(yīng)被認(rèn)為是大面積制氫中最有效的方法之一。電解水反應(yīng)可分為兩個半反應(yīng):陽極析氧（OER）和陰極析氫（HER）,這兩個半反應(yīng)對于高效全解水都非常重要。目前,貴金屬鉑和氧化釕是最高效的HER和OER電催化劑,但是其有限的儲量和高昂的價格限制了其廣泛的商業(yè)應(yīng)用。因此,開發(fā)高效廉價的非貴金屬電催化劑具有非常重要的意義。雜原子摻雜的過渡金屬催化劑,具有可調(diào)的電子結(jié)構(gòu)和較好的導(dǎo)電性,可有效提高過渡金屬化合物材料的電催化活性。針對目前過渡金屬電催化劑適用范圍受限、催化活性不高以及反應(yīng)機理不明確等問題,本論文圍繞過渡金屬電催化劑的開發(fā)和應(yīng)用進行了一系列的研究工作,旨在明確催化劑結(jié)構(gòu)和電催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系,探索其內(nèi)在反應(yīng)機理。主要包括以下內(nèi)容:（1）結(jié)合水熱和低溫磷化方法,成功在炭布上制備了 V摻雜Ni2P納米片陣列（V-Ni2P NSAs/CC）。在堿性條件下,該V-Ni2P納米片陣列作為電催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的HER電催化活性和穩(wěn)定性。采用TEM、EPR、XPS、UPS等表征手段,系統(tǒng)地證明了其高... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１電化學(xué)反應(yīng)裝置及其過程示意圖??電解水的總反應(yīng)方程為２Ｈ２０?＝?２Ｈ２＋?０２，通常純水的導(dǎo)電性很差使得水分??解反應(yīng)非常微弱，一般可采用加入電解質(zhì)來增加其導(dǎo)電性，通常的電解質(zhì)有??

附的Ｈ＊形成足夠強的鍵，以促進質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移。脫附過程中，鍵也應(yīng)足夠??弱以確保Ｈ２容易釋放出來［４７＾。??不同金屬析氫活性的高低可用“火山曲線圖”來描述，如圖１．２所示，火山??曲線圖是采取交換電流密度為縱坐標(biāo)，不同金屬表面吸附原子氫所需的吉布斯自??由能（ＡＧｈ＊）為橫坐標(biāo)［４４］。Ｐｔ是現(xiàn)今性能最好的ＨＥＲ催化劑，從火山曲線可??以看出，其位于接近頂點的位置。然而，Ｐｔ成本昂貴且儲量有限限制了其長遠(yuǎn)的??應(yīng)用，因此，科學(xué)家逐漸把目光轉(zhuǎn)向其他成本低廉的金屬。作為一個優(yōu)異的電催??化劑，其ＡＧｈ＊應(yīng)該接近于零，在催化劑析氫過程中與中間體的結(jié)合作用不至于??太強，也不至于太弱［５Ｇ，５１］。??ｌＯ’ｉ￣￣￣Ｉ￣￣￣￣Ｉ￣－￣Ｉ￣－￣￣？￣？￣＇￣￣＇??１０弋?Ｐ，?？??１０５－?Ｒ＊〇?（叫??１０＇?氬洛１＂??Ｉ?ｈｉ??＜?ａ?？?＿?？??▲?ｗ?Ｃｏ０?祕２＿?￥?〇Ａｕ??、１０夂?Ｗ〇?Ｃｕ??１０?１?

非常高的催化性能，電化學(xué)和結(jié)構(gòu)表征表明，元素之間的協(xié)同效應(yīng)和材料邊緣部??位豐富的活性晶面是該材料高活性的來源。Ｑ．?Ｂ．?Ｚｈａｎｇ課題組［６５］通過理論和實??驗證明，無定形的Ｐｔ包覆的Ａｇ／Ｐｄ核殼結(jié)構(gòu)（Ｐｔ－Ｐｄ＠ＮＰＡ）如圖１．３所示，在??全ｐＨ值范圍內(nèi)都具有優(yōu)異的電催化析氫活性。理論計算表明，通過摻入Ｐｔ優(yōu)化??了?Ａｇ－Ｐｄ核殼結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)，從而得到催化劑表面上最佳的氫吸附自由能，??８??


本文編號：3403049