發(fā)布時間：2017-05-31 07:05

  本文關鍵詞：氫氧化鈷納米片基電催化劑結構與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人類的可持續(xù)發(fā)展正面臨著嚴峻的能源與環(huán)境問題,利用光能或電能將水分解生成氫氣和氧氣是解決這些危機的有效方法。然而水分解產氧動力學瓶頸一直制約著光或電催化水分解效率的提高,因此尋求一種高效的產氧催化劑成為效率提升的關鍵。目前,高效的產氧催化劑有二氧化銥、二氧化釕等,但由于其地球儲量少、制備成本高限制了它們的廣泛應用。因此,如何尋找高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好且價格低廉的產氧催化劑是急需解決的科學問題。 受到石墨烯的啟發(fā),過渡金屬(氫)氧化物二維薄層化后,表現出奇特的物理、化學性質,如C0304納米片展現出優(yōu)異的電催化產氧活性,新型核環(huán)結構的NiCo2O4納米片表現出了卓越的析氧反應催化性能。本論文通過水熱法將α-Co(OH)2二維納米片化,展現出了優(yōu)異的電催化產氧性能。將其進一步與石墨烯復合,電催化產氧性能得到顯著增強,實現了析氧反應效率的大幅提升。并綜合利用TEM、XRD、XAFS、Raman等表征手段探索氫氧化鈷納米片材料及其石墨烯復合物的電子結構與其電催化性能的內在關聯。具體研究內容如下： 1.超薄γ-CoOOH納米片結構及其電催化性能的研究 利用取向誘導生長法與水熱法相結合,成功合成了原子級厚度的超薄γ-CoOOH納米片。電化學性能測試結果顯示,γ-CoOOH納米片能夠顯著提高析氧反應催化效率,降低析氧過電勢和極大催化劑的單位質量活性。XAFS結果顯示Co離子的缺失為電催化反應提供了活性位點；Co價態(tài)的降低能夠提高氧化性能,使得水更容易被氧化生成氧氣,從而提升了電催化效率。 2.石墨烯負載的α-Co(OH)2納米片的結構及其電催化性能的研究 通過模板誘導生長的方法,首次成功合成石墨烯負載的氫氧化鈷納米片。電化學測試分析顯示,rGO/α-Co(OH)2納米片析氧反應的起始電壓比C0304納米顆粒的起始電壓以及α-Co(OH)2塊材的起始電壓都低。并且,當電流密度為10mA/cm2時,rGO/α-Co(OH)2納米片的過電勢分別比α-Co(OH)2塊材和C0304納米顆粒的過電位低50mV和130mV。此外,rGO/α-Co(OH)2納米片展現了強大的電催化反應活性,質量比活性比C0304納米顆粒的活性高了差不多有50倍�？梢灶A見,rGO/α-Co(OH)2納米片具有豐富的資源儲量、高效的析氧催化活性將在電催化水解領域具有廣闊的應用前景。
【關鍵詞】：電解水 析氧過電位 γ-CoOOH納米片 rGO/α-Co(OH)_2 納米片 XAFS
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O614.812;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 引言10-11
• 1.2 納米材料簡介11-16
• 1.2.1 納米材料結構種類12-14
• 1.2.2 納米材料應用情況14-16
• 1.3 納米材料催化劑簡介16-24
• 1.3.1 納米催化劑種類17-18
• 1.3.2 納米材料催化劑制備方法18-19
• 1.3.3 納米金屬氧化物催化劑的制備19-22
• 1.3.4 納米材料催化劑表征方法22-24
• 1.4 石墨烯負載的納米材料研究進展24-25
• 1.4.1 石墨烯的結構特性24
• 1.4.2 石墨烯及其負載納米材料在電極材料領域中的應用24-25
• 1.5 鈷基納米材料研究進展及本論文的研究工作25-27
• 第二章 CoOOH納米片電催化性能研究27-33
• 2.1 研究背景27
• 2.2 CoOOH納米片的制備27-28
• 2.3 樣品表征方法28
• 2.4 實驗數據及分析28-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 α-Co(OH)_2納米片電催化性能研究33-40
• 3.1 研究背景33-34
• 3.2 α-Co(OH)_2納米片的制備34
• 3.3 樣品表征方法34-35
• 3.4 實驗數據及分析35-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第四章 石墨烯負載α-Co(OH)_2納米片電催化性能研究40-46
• 4.1 研究背景40-41
• 4.2 氧化石墨烯負載α-Co(OH)_2納米片的制備41
• 4.3 樣品表征方法41-42
• 4.4 實驗數據及分析42-45
• 4.5 本章小結45-46
• 第五章 總結與展望46-48
• 參考文獻48-52
• 致謝52-53
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果53

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

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  本文關鍵詞：氫氧化鈷納米片基電催化劑結構與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：408837