隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益加劇,迫使我們尋找清潔、可再生的新能源代替化石燃料。由于氫能具有清潔、來(lái)源廣泛、高效等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。電解水制氫反應(yīng)是許多清潔能源技術(shù)的基礎(chǔ),它可以在不排放二氧化碳的情況下通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣,利用這種方法制取氫氣可以極大的緩解使用化石燃料造成的環(huán)境污染問(wèn)題和能源危機(jī)。電解水包括兩個(gè)半電極反應(yīng):陰極析氫反應(yīng)（HER）和陽(yáng)極析氧反應(yīng)（OER）。電解水過(guò)程中高的析氫過(guò)電位和析氧過(guò)電位會(huì)增加制氫成本,催化劑的使用可以有效的降低過(guò)電位,從而節(jié)約成本。目前最有效的電解水陰極催化劑是鉑基貴金屬催化劑,然而,這些催化劑不僅稀缺而且價(jià)格昂貴,限制了在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。因此,開(kāi)發(fā)高效、廉價(jià)的陰極電催化劑具有重要意義。在酸性條件下,對(duì)非貴金屬電催化劑進(jìn)行了大量的研究,研究發(fā)現(xiàn),過(guò)渡金屬基及雜原子摻雜碳材料對(duì)電解水都有析氫催化活性。然而,這些催化劑的活性與貴金屬催化劑比仍有一定差距,同時(shí)其制備過(guò)程較為復(fù)雜、電催化穩(wěn)定性一般。因此,設(shè)計(jì)制備一類(lèi)高效穩(wěn)定且制備簡(jiǎn)便的析氫催化劑具有非常重要的意義。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.以前的研究中我們通過(guò)含鐵的離子液體制備磷化鐵（FeP）... 

【文章來(lái)源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水電解的電解池構(gòu)造示意圖

1.5.2 過(guò)渡金屬硫化物復(fù)合材料過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔锞哂蓄?lèi)石墨烯二維結(jié)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)的特殊性在催化、電池、固體潤(rùn)滑等方面受到廣泛的關(guān)注[25]。過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔镏卸蚧f是最早研究其作為電解水析氫催化劑的。二硫化鉬為層狀的六方晶系結(jié)構(gòu)，層內(nèi)部是硫原子和鉬原子組成的六元環(huán)，層與層之間則是通過(guò)范德華力結(jié)合在一起，層間距約為 0.7 nm。層狀硫化物材料可以衍生出不同形式的低維材料，如納米管、納米帶、團(tuán)簇或納米粒子。二硫化鉬邊緣位置是電解水析氫反應(yīng)的催化活性中心。在已報(bào)道的電極材料中，以 MoSx基[26-28]、WS2基和 CoS2基復(fù)合材料引起了研究者的廣泛關(guān)注[29-31]。特別是 MoSx基復(fù)合材料，研究表明它們的邊緣和缺陷中心是催化活性中心，而它們的基面是催化惰性的[32]。因此，把 MoSx設(shè)計(jì)成可更多暴露邊緣位置的納米尺寸（單層或少層 MoS2納米片，MoS2納米顆粒），其析氫反應(yīng)的催化活性會(huì)比塊狀的更活躍。金屬前驅(qū)體與負(fù)載基體之間的化學(xué)鍵強(qiáng)有利于得到小尺寸和高分散性的 MoSx顆粒。此外，碳載體與 MoSx之間的緊密電子相互作用將促進(jìn)碳基體與 MoSx之間的快速電荷轉(zhuǎn)移，從而加速產(chǎn)氫。

圖 1.4 Mo2C/CNTgraphene 的合成路徑示意圖（a）；Mo2C/CNTGR（b），Mo2N/CNT（c）和MoS2/CNTGR（d）的 TEM 圖[39]。如圖 1.4 所示，Duck[39]等將 Mo2C 修飾到碳納米管-石墨烯雜化載體上，一方面，由于碳納米管-石墨烯雜化載體構(gòu)建了三維大孔結(jié)構(gòu)，有利于電子和電解液的快速轉(zhuǎn)移；另一方面，分散良好的 Mo2C 納米粒子提供了更多的催化中心，因此，該材料被證明是一種高效的電解水析氫催化劑。何永春[40]和崔偉[11]分別把 Mo2C修飾到石墨烯片（Mo2C-G）和石墨化碳片（Mo2C-GCSs）上，同樣都被證實(shí)為高效且穩(wěn)定的電催化劑。Mo2C 基復(fù)合材料的析氫高催化活性主要是由于 Mo2C 與碳載體的共價(jià)結(jié)合降低了水還原反應(yīng)中的氫結(jié)合能。1.5.4 過(guò)渡金屬氮化物復(fù)合材料與上述碳化物相似，過(guò)渡金屬氮化物是將 N 原子填充到六方或立方堆積的金屬晶格的空隙中形成。通常情況下，過(guò)渡金屬氮化物是將相應(yīng)的金屬前驅(qū)體放在氨氣氛圍中高溫氮化得到。目前，研究的最多的氮化物是氮化鉬，根據(jù)金屬前驅(qū)體和氮化溫度的不同，可以制備得到不同計(jì)量比的氮化鉬（MoN、Mo2N、Mo2N0.78

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]直接合成雙摻雜N-MoP/N-CNT及其高效析氫催化性能（英文）[J]. 張俊濤,眭瑞,薛延榮,王興棟,裴加景,梁鑫,莊仲濱.  Science China Materials. 2019(05)
[2]可再生能源利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 汪秀麗.  水利電力科技. 2005(04)

碩士論文
[1]3d過(guò)渡金屬合金層狀雙氫氧化物的制備及其電解水催化性能[D]. 劉青云.湖北大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3369273