為解決能源危機(jī),獲得可持續(xù)和可再生能源,將水分解成為氫氣和氧氣已經(jīng)引起了人們的巨大研究興趣。電催化分解水是由析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER）兩部分組成的,然而這兩部分均需要催化劑具有高活性,高穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)節(jié)能性。作為過(guò)渡金屬氧化物的鉬酸鈷,其晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,氧化還原能力強(qiáng),被認(rèn)為是很具有開(kāi)發(fā)潛能的電催化劑,但是其活性位點(diǎn)利用率低,穩(wěn)定性差等限制了對(duì)它的應(yīng)用。因此,通過(guò)在鉬酸鈷材料的基礎(chǔ)上,通過(guò)摻雜,還原等方法彌補(bǔ)缺陷,降低分解水反應(yīng)動(dòng)力學(xué)能壘,增大比表面積,提高穩(wěn)當(dāng)性,從而構(gòu)筑新型高效的電催化劑。在三維泡沫鎳上成功合成了一系列磷摻雜的CoMoO4團(tuán)簇棒狀結(jié)構(gòu)的電催化劑,并在1 M KOH溶液中進(jìn)行了高效的析氫反應(yīng)（HER）。將磷摻入CoMoO4中可以顯著的提高HER活性,并且在350℃磷化條件下的CoMoO4團(tuán)簇棒表現(xiàn)出最佳活性,只需要56和148 mV的過(guò)電勢(shì)即可到達(dá)10 mA cm^-2和100 mA cm^-2的電流密度。該電極在30小時(shí)的IT和3000圈CV循環(huán)都表現(xiàn)出相當(dāng)好的長(zhǎng)期電化學(xué)穩(wěn)定性。隨著磷化溫度升高到450℃,CoMoO4... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱師范大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：54 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水電解槽截面圖

哈爾濱師范大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-最后在60℃真空干燥箱中干燥6個(gè)小時(shí)。(3)P-CoMoO4的制備：將第二步的產(chǎn)物CoMoO4·H2O和1gNaH2PO2分別放入兩瓷舟中并置于管式爐內(nèi)。NaH2PO2放置于管式爐的上游，CoMoO4·H2O放置管式爐中心位置。在氮?dú)鈿夥罩蟹謩e加熱300℃、350℃、400℃、均保持2h，升溫速率為2℃/min。最后，分別得到催化劑P-CoMoO4·H2O-300、P-CoMoO4-350、P-CoMoO4-400使用去離子水和無(wú)水乙醇清洗并真空干燥。本章中P-CoMoO4材料的制備過(guò)程如圖2-1所示：圖2-1：在鎳網(wǎng)上制備P-CoMoO4材料的過(guò)程示意圖Figure2-1DiagramforthefabricationprocessofP-CoMoO4onNifoam2.2.3表征手段由X射線衍射儀（XRD,RigakuRU-D/max2500,CuKα輻射為X射線源）進(jìn)行表征樣品的物相信息，衍射角度范圍為10-90°。用掃描電子顯微鏡(SEM,HitachiSU-70)進(jìn)行形貌的表征。利用X射線光電子能譜（XPS，Escalab,250Xi）對(duì)樣品表面元素的化合價(jià)態(tài)和化學(xué)鍵結(jié)合能進(jìn)行表征。2.2.4電催化性能的測(cè)試電催化析氫性能的測(cè)試過(guò)程中，使用的測(cè)試溶液是1MKOH溶液，使用的電化學(xué)工作站是CHI660E(ChenHua,Instruments,Shanghai,China),在使用的三電極體系中：對(duì)電極是碳棒，參比電極是飽和氯化鉀的甘汞電極，工作電極是負(fù)載P-CoMoO4的鎳網(wǎng)催化劑。其中，線性伏安掃描(LSV)測(cè)試的掃速為5mV/s，測(cè)試的電壓區(qū)間為0~-1Vvs.RHE;阻抗電阻(EIS)的測(cè)試電壓為-80mVvs.RHE,測(cè)試的頻率范圍為100kHz到0.01Hz。利用循環(huán)掃描伏安法(CV)測(cè)試樣品的循環(huán)穩(wěn)定性，其電壓區(qū)間為：-1~0Vvs.RHE；計(jì)時(shí)電位穩(wěn)定性測(cè)試在電流密度為-10mAcm-2

第2章P-CoMoO4材料的制備及電催化析氫性能-9-圖2-3(a),(b)是Co(OH)F的SEM圖像；(c),(d)是CoMoO4的SEM圖像；(e),(f)是P-CoMoO4-350的SEM圖像；(g)是P-CoMoO4-350的mapping圖像。Figure2-3.SEMimagesof(a,b)Co(OH)F,(c,d)CoMoO4(e,f)P-CoMoO4-350and(g)thecorrespondingEDSelementalmappingimagesofCo,Mo,O,andPinP-CoMoO4-350.如圖2-3(a),(b)所示，在第一步水熱反應(yīng)后，顯示了Co(OH)F的形貌，可以看出Co(OH)F均勻的長(zhǎng)在了泡沫鎳上，并形成了帶有鋸齒狀的片狀結(jié)構(gòu)。第二步水熱反應(yīng)后，由圖2-3(c),(d)可以看出鋸齒狀的Co(OH)F轉(zhuǎn)變成了團(tuán)簇的棒狀結(jié)構(gòu)，而團(tuán)簇的棒狀結(jié)構(gòu)表面非常光滑。第三步中，將樣品放入管式爐中在350度的高溫下進(jìn)行磷化，磷化后，在圖2-3(e),(f)可以看出樣品依舊保持了團(tuán)簇的棒狀結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)的表面由光滑變得粗糙了起來(lái)，并在樣品的表面形成了非常明顯的顆粒狀。同時(shí)，棒狀結(jié)構(gòu)隨著溫度的升高，尺寸也有所拉伸。在圖2-3(g)中的EDS譜圖中的元素映射圖像進(jìn)一步證實(shí)了Co，Mo，O，P均勻的分布在樣品中，這也表明了P的摻雜是均勻的。通過(guò)EDS能譜得出，P-CoMoO4-350中得P的含量是9.47％。圖2-4P-CoMoO4-350的(a)TEM圖像;(b)高分辨率透射電鏡圖象。Figure2-4TEM(a)andHR-TEM(b)imagesofP-CoMoO4-350.


本文編號(hào)：3253179