【摘要】：鎳磷化合物在電解水析氫(HER)領(lǐng)域表現(xiàn)出了很好的催化活性。本文我們使用次亞磷酸鈉(NaH_2PO_2)作為磷源,合成的氫氧化鎳(Ni(OH)_2)前驅(qū)體作為鎳源,低溫磷化(250℃)合成物相和組成可控的Ni-P基納米顆粒(Ni-P-based NPs)。通過(guò)改變制備Ni(OH)_2的NaOH濃度和鎳鹽種類,我們可以調(diào)節(jié)Ni-P-based NPs的物相及組成從Ni_5P_4,Ni_2P到Ni_(12)P_5。合成的β-Ni(OH)_2前驅(qū)體具有不同的空間阻力和靜電阻力導(dǎo)致了三種不同Ni:P比例的Ni-P物相的形成。電化學(xué)表征表明富P相的Ni-P-based NPs(Ni_5P_4+Ni_2P)表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化HER性能,在0.5 M H_2SO_4溶液中,達(dá)到10 mA cm~(-2)的電流密度只需要111mV的過(guò)電位(η),這比純的Ni_2P相的樣品(η=118 mV)和富Ni的Ni-P基對(duì)比樣(Ni_(12)P_5+Ni_2P)(η=131 mV)的性能更加的優(yōu)異。這歸功于P元素較強(qiáng)的總體效應(yīng)并且富P的Ni-P-based NPs提供了更多的活性位點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果展現(xiàn)出通過(guò)調(diào)節(jié)Ni(OH)_2前驅(qū)體的的表面特性,就可以很容易地調(diào)節(jié)Ni-P-based NPs的物相及組成,這為優(yōu)化過(guò)渡金屬磷化物基的電催化劑的HER性能提供了一個(gè)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)綠色環(huán)保的策略。此外,我們還通過(guò)一步水溶液共沉淀的方法制備了Co、Fe摻雜Ni-P基過(guò)渡金屬層狀雙氫氧化物(LDHs),通過(guò)物相形貌以及材料電催化性能的表征發(fā)現(xiàn),摻P和不同過(guò)渡金屬離子互相摻雜所產(chǎn)生的協(xié)同作用,有利于促進(jìn)LDHs的電催化析氧(OER)性能,其中三元的NiCoFe-P LDHs當(dāng)其陽(yáng)極電流密度達(dá)到10 mA cm~(-2)(η_(10))時(shí),僅需274 mV的過(guò)電位。P元素增加了材料的導(dǎo)電性潤(rùn)濕性,促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移,不同過(guò)渡金屬的互相摻雜改變了材料的電子結(jié)構(gòu),增加了材料的活性位點(diǎn),有效提高了材料的OER性能。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ426;TQ116.2
【圖文】：

圖 1-1 酸性溶液中電極表面的氫氣析出機(jī)制[2]1 The mechanism of hydrogen evolution on the surface of an elecsolutions.

的催化劑應(yīng)具有低的塔菲爾斜率和高的交換電流密度。析氫被認(rèn)為與其表面的氫吸附的吉布斯自由能有關(guān)（△GH*）[4]。交換電流密度對(duì)△GH*作圖的“火山曲線”可看出，Pt 族金屬有最高的活性和接近于零的氫吸附吉布斯自由能（圖 1-2）[

e]氫化酶、[Ni(PS3*)(CO)]1-、[Ni(PNP)2]2+復(fù)合物、Ni2P-(001算的對(duì) HER 的能量變化，將參考電位設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)氫電極 2(H+變化定為 0，在這個(gè)圖中，關(guān)于這個(gè)零點(diǎn)繪制相對(duì)的能量變化-3 Calculated energy changes for the HER on the [NiFe] hydrogen-2+

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本文編號(hào)：2754565