發(fā)布時間：2021-09-29 14:11

　　金屬磷化物不僅具有高的物理化學穩(wěn)定性,而且還具有較高的電催化氫還原反應（HER）活性。以商用鎳泡沫為模板制備自支撐型鐵族金屬磷化物,不僅使得HER催化效率得到明顯提升,而且可直接用作電極,并在高電流密度下持續(xù)穩(wěn)定工作。但目前廣泛使用的商用鎳泡沫總體孔徑分布在450～3200μm之間,比表面積有限。減小多孔載體的孔徑,可提高其比表面積,有望提升自支撐催化材料的催化性能�；诖�,本論文以鈷微粉和殼聚糖為原料,采用冷凍干燥-高溫燒結(jié)工藝制備了高孔隙率小孔徑的鈷泡沫,先在其表面水熱生長鐵族金屬氫氧化物,再經(jīng)過低溫磷化制備鈷泡沫負載磷化物/氫氧化物的自支撐電極,研究了磷化溫度、金屬鹽種類和單/雙金屬磷化物對電催化氫還原反應（HER）性能的影響。結(jié)果表明:（1）采用冷凍干燥-高溫還原燒結(jié)的方法制備了孔隙率為90%的鈷泡沫,其孔徑僅為數(shù)十微米,且相互連通構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅可以提供較大的表面積,而且還有利于催化HER過程中電解液和氣體的擴散。（2）以鈷泡沫為基體,通過水熱法在其表面生長單金屬氫氧化物,再通過表層磷化制備了鈷泡沫負載的鐵、鈷、鎳磷化物/氫氧化物的無粘結(jié)劑自支撐電極。三種電極的HER... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻綜述
    1.1 電催化氫還原反應機理及有關參數(shù)
        1.1.1 反應機理
        1.1.2 過電勢
        1.1.3 塔菲爾斜率
        1.1.4 氫吸附吉布斯自由能
        1.1.5 穩(wěn)定性
    1.2 鐵族金屬磷化物的HER性能
        1.2.1 鐵族金屬磷化物制備方法
        1.2.2 粘結(jié)型鐵族金屬磷化物用于電催化氫還原反應
        1.2.3 自支撐型鐵族金屬磷化物用于電催化氫還原反應
    1.3 本論文的目的意義及其主要內(nèi)容
第2章 實驗
    2.1 實驗原料及設備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 實驗工藝流程
        2.2.1 制備鈷泡沫
        2.2.2 鈷泡沫表面生長金屬氫氧化物
        2.2.3 鈷泡沫負載磷化物/氫氧化物的制備
        2.2.4 電解水制氫性能測試
    2.3 實驗表征
        2.3.1 孔隙率與孔徑分布表征
        2.3.2 晶相結(jié)構(gòu)表征(XRD)
        2.3.3 掃描電鏡(SEM)
        2.3.4 透射電鏡(TEM)
        2.3.5 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.3.6 X射線光電子能譜光譜(XPS)
        2.3.7 密度泛函計算(DFT)
第3章 鈷泡沫負載鐵、鈷及鎳單金屬磷化物/氫氧化物自支撐電極及其電解水制氫性能
    3.1 鈷泡沫的結(jié)構(gòu)及形貌表征
    3.2 鈷泡沫負載鐵、鈷及鎳單金屬氫氧化物
    3.3 鈷泡沫負載鐵、鈷及鎳單金屬磷化物/氫氧化物
    3.4 鈷泡沫負載鐵、鈷及鎳單金屬磷化物/氫氧化物自支撐電極的電解水制氫性能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 鈷泡沫負載鎳鈷磷化物/氫氧化物自支撐電極及其電解水制氫性能
    4.1 鈷泡沫負載鎳鈷層狀雙金屬氫氧化物
    4.2 磷化溫度對鈷泡沫負載鎳鈷磷化物/氫氧化物的組成及形貌的影響
    4.3 磷化溫度對鈷泡沫負載鎳鈷磷化物/氫氧化物自支撐電極的電解水制氫性能的影響
    4.4 密度泛函理論機理研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 鈷泡沫負載鐵鈷及鐵鎳磷化物/氫氧化物自支撐電極及其電解水制氫性能
    5.1 鈷泡沫負載鐵鈷磷化物/氫氧化物自支撐電極及其HER性能
        5.1.1 鈷泡沫負載鐵鈷氫氧化物
        5.1.2 磷化溫度對鈷泡沫負載鐵鈷磷化物/氫氧化物的組成及形貌的影響
        5.1.3 磷化溫度對鈷泡沫負載鐵鈷磷化物/氫氧化物自支撐電極的電解水制氫性能的影響
    5.2 鈷泡沫負載鐵鎳磷化物/氫氧化物自支撐電極及其電解水制氫性能
        5.2.1 鈷泡沫負載鐵鎳氫氧化物
        5.2.2 磷化溫度對鈷泡沫負載鐵鎳磷化物/氫氧化物的組成、形貌及電解水制氫性能的影響
    5.3 本論文所有電極的HER性能對比
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目



本文編號：3413848