氫能由于高熱值和無污染的特性成為解決能源和環(huán)境問題的重要能源,在眾多的產(chǎn)氫反應(yīng)中,電催化析氫反應(yīng)由于原料易得和清潔的特點(diǎn)成為最優(yōu)良的產(chǎn)氫途徑,其催化劑主要為價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量極低的鉑基催化劑,開發(fā)一種具有高催化活性且價(jià)格低廉的催化劑成為亟待解決的問題。本課題的研究重點(diǎn)在于制備具有高電催化析氫性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)過渡金屬磷化物。選擇金屬有機(jī)骨架材料、羥基氧化物和合金材料不同類型前驅(qū)體,制備不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)雙金屬磷化物。通過改變磷化物的組成和結(jié)構(gòu),探究了組成和結(jié)構(gòu)對(duì)于過渡金屬磷化物電催化析氫反應(yīng)催化性能的影響,體現(xiàn)了組成和結(jié)構(gòu)雙調(diào)控的實(shí)驗(yàn)思路。實(shí)驗(yàn)中,首先用溶劑熱法合成金屬有機(jī)骨架材料（FeCo-MIL88）,經(jīng)過高溫碳化和低溫磷化過程,制備了 FeCo@FeCoP@C多層中空納米球材料,該材料在酸性條件下具有優(yōu)越的電催化析氫反應(yīng)性能,電流密度10 mA/cm2下過電勢(shì)僅為66 mV,優(yōu)于多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道,且該材料具有良好的穩(wěn)定性。將其與制備的Fe@FeP@C和Co@CoP@C材料進(jìn)行活性對(duì)比,證明協(xié)同作用導(dǎo)致的組成效應(yīng)對(duì)電催化析氫反應(yīng)的影響;與直接磷化產(chǎn)物FeCoP-direct對(duì)比,證明了該結(jié)構(gòu)的... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?（Ａ）和（Ｂ）?ＰｔＣｕ合金透射電子顯微鏡圖，??（Ｃ）?ＰｔＣｕ合金合成理，（Ｄ）?ＰｔＣｕ金曲［８］??

?第一章緒論???納米材料的形貌同樣是影響其催化性能的重要因素之一，Ｄｅｎｇ等１４８］合成Ｃ〇２Ｐ納??米棒、Ｃｏ２Ｐ／ＣｏＰ納米鏈和ＣｏＰ納米顆粒三種不同形貌的磷化鈷材料（圖１－５），并在??相同條件下進(jìn)行電催化析氫性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明磷化鈷納米棒具有最好的ＨＥＲ??性能，其在電流密度ｌＯｍＡ／ｃｍ２下過電勢(shì)僅為８７?ｍＶ，而鏈狀磷化鈷和納米顆粒磷化??鈷在電流密度１０?ｍＡ／ｃｍ２下過電勢(shì)分別為１３１?ｍＶ和２１４?ｍＶ，其活性差異的主要原因??在于一維納米棒狀結(jié)構(gòu)具有更大的表面積和更強(qiáng)的導(dǎo)電性，因而在電催化析氫過程中??可以暴露更多的催化活性位點(diǎn)和增強(qiáng)電子傳輸能力。??■ｉＢｉ?畫??圖１－５透射電子顯微鏡圖：磷化鈷（ａ）、（ｄ）納米棒，（ｂ）、（ｅ）納米鏈，（ｃ）、（ｆ）納米顆粒［４８］??Ｆｉｇ．?１－５?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ：?（ａ）?ａｎｄ?（ｄ）?Ｃ０２Ｐ?ｎａｎｏｒｏｂｓ，?（ｂ）?ａｎｄ?（ｅ）?Ｃ０２Ｐ／Ｃ０Ｐ?ｎａｎｏｃｈａｉｎｓ，?（ｃ）?ａｎｄ?（ｆ）ＣｏＰ??ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?＾??優(yōu)良的ＨＥＲ催化劑除了應(yīng)具備較低的過電勢(shì)，還應(yīng)具有良好的電催化穩(wěn)定性，??具體指其在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的電催化析氫反應(yīng)后性能僅有少量衰減，目前多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的??電催化析氫材料在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的電催化析氫反應(yīng)后ＨＥＲ性能均有不等的衰減，但??Ｃｈｅｎ等％在低溫下以ａ－Ｆｅ２０３作為金屬源、次磷酸鈉作為磷源合成ＦｅＰ納米顆粒，該??ＦｅＰ顆粒具有良好的ＨＥＲ穩(wěn)毖性，０．５?ｍｏｌ／Ｌ?Ｈ２Ｓ０４溶液中在電流密度為１０?ｍＡ／ｃｍ２??時(shí)其過電勢(shì)為１５４ｍＶ，然而在經(jīng)過穩(wěn)定性測(cè)試后，１０ｍＡ／ｃｍ２下逢電勢(shì)為１５

?北京化工大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文???硫酸鈉溶解于去離子水中后，加入已預(yù)處理的碳布，利用水熱法合成鐵鈷比不同的前??驅(qū)體，隨后以次磷酸鈉為磷源，３００?°Ｃ下低溫磷化得到不同鐵鈷比的ＦｅｘＣ〇１．ｘＰ納米??棒（如圖１－６所示），對(duì)其進(jìn)行酸性ＨＥＲ催化性能測(cè)試，ＦｅＣｏＰ展現(xiàn)出最優(yōu)的電催化??析氫性能（圖ｌ－６ｄ），在電流密度為１０ｍＡ／ｃｍ２時(shí)該材料的過電勢(shì)僅為３７ｍＶ，與商??業(yè)Ｐｔ／Ｃ材料性能十分接近。此外，為探宄不同鐵鈷比對(duì)ＨＥＲ性能的影響，Ｃｈｅｎ等同??時(shí)還利用ＤＦＴ計(jì)算出不同鐵鈷比的鐵鈷磷化物的氫吸附自由能（圖ｌ－６ｅ），經(jīng)過計(jì)算??ＦｅＣｏＰ具有與商業(yè)Ｐｔ／Ｃ相似的氫吸附自由能，該工作從實(shí)驗(yàn)和計(jì)算兩方面證實(shí)ＦｅＣｏＰ??具有與Ｐｔ相似的電催化析氫活性。Ａｌｓｈａｒｅｅｆ等Ｉ５４］將泡沫鎳作為載體合成雙金屬磷化??物ＮｉＣｏＰ，并通過ＤＦＴ計(jì)算得出與Ｎｉ２Ｐ相比，雙金屬磷化物ＮｉＣｏＰ具有與Ｐｔ類似的??氫吸附自由能，因而在理論上具有更好的ＨＥＲ性能，該結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，進(jìn)一??步證實(shí)了過渡金屬磷化物之間的協(xié)同作用會(huì)提升ＨＥＲ反應(yīng)活性�；谶^渡金屬磷化??物之間的協(xié)同作用，Ｚｈａｎｇ等［５５］設(shè)計(jì)合成一系列不同比例的（ＣｏＰ）ｘ－（ＦｅＰ）ｕｘ納米棒，由??于獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和磷化鐵與磷化鈷之間的協(xié)同作用，納米棒結(jié)構(gòu)催化劑??（ＣｏＰ）〇．５４－（ＦｅＰ）ａ４６呈現(xiàn)出良好的ＨＥＲ性能，在酸性條件下僅需５７?ｍＶ的過電勢(shì)就可以??達(dá)到ｌＯｍＡ／ｃｍ２的電流密度，且具有良好的穩(wěn)定性。??—ｉ；國(guó)＾?ｍ－Ｍｒｎ??羼屬還羼??＾?ｆｉ?！：｜＼邊，｜：??Ｉ＊１００＇?／１／?Ｉ?－０．１０??－


本文編號(hào)：3414007