清潔能源的開發(fā)和應用對于解決全球面臨的能源危機和環(huán)境問題至關重要。在眾多清潔能源制取技術(shù)中,電解水制氫具有工藝過程簡單、無污染、制氫效率高、氫氣純度高等優(yōu)點,受到了人們的廣泛關注。我國風力及水力資源豐富,可利用過剩的風能、海洋能及潮汐能作為電解水的能源供體,將其轉(zhuǎn)換為可儲存的氫能,在制氫的同時減少能源的浪費。但要實現(xiàn)高效、經(jīng)濟的電解水制氫,需開發(fā)性能優(yōu)異、廉價的析氫反應（HER）電催化材料。目前,性能最優(yōu)越的HER催化劑為鉑基材料,但是其昂貴的價格及極低的地殼含量,限制了純鉑材料在實際中的廣泛應用。在貴金屬基納米材料中添加過渡金屬（Fe、Co、Ni）可降低催化劑的成本,且雙金屬之間的協(xié)同效應有利于提高其催化活性。通過調(diào)控貴金屬復合材料的組成、結(jié)構(gòu)及形貌等,可進一步改善其電催化析氫性能,提高HER催化劑的效率及耐用性。本論文利用精準調(diào)控的合成方法制備了一系列復合銀鉑貴金屬納米材料,通過添加過渡金屬降低貴金屬的含量,并改變催化劑的組成、形貌、原子分布及缺陷等,探究了催化劑結(jié)構(gòu)和電解水析氫活性之間的關系。利用實驗與密度泛函理論（DFT）計算相結(jié)合的手段,研究了催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)控機制以及電解水析... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１４ＭｏＳ２的優(yōu)化：（ａ）插入Ｌｉ使２Ｈ相轉(zhuǎn)變?yōu)椋睿蓿簦矗矗荩?（ｂ）垂直生長ＭｏＳ２［４５］，?（ｃ）ＭｏＳ２的??缺陷調(diào)控［４６］，?（ｄ）負載于ＲＧＯ上的ＭｏＳ２［４７］；三層蛋糕狀ＣｏＳ２＠ＭｏＳ２／ＲＧＯ的（ｅ）?ＴＥＭ圖，（ｆ）??結(jié)構(gòu)示意圖，（ｇ）氫吸附自由能［４８］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ?Ｍ０Ｓ２?ｍａｔｅｒｉａｌｓ：?（ａ）?２Ｈ?ｐｈａｓｅ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｉｎｔｏ?ＩＴ?ｐｈａｓｅ?ｂｙ?Ｌｉ?ｉｎｃｏｒｐｒａｔｉｏｎ，??

的酸性ＨＥＲ催化劑，但質(zhì)子交換膜電解池在高溫??下工作，無法避免電解質(zhì)酸霧的產(chǎn)生，一方面導致氫氣純度的降低，另一方面會進一??步腐蝕器件。相反，堿性電解槽的工作溫度低，腐蝕性小，產(chǎn)生的氫氣純度高，具有??更廣闊的應用前景。然而，基于堿性條件下ＨＥＲ的反應機理，氫氣的產(chǎn)生需要額外??的水解步驟，因此，開發(fā)高效且穩(wěn)定的堿性ＨＥＲ催化劑更具有挑戰(zhàn)性［７４，７＇??＾?十�。�??Ｌ?Ｗ＼ｍ??°???■■■■■■?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（Ｖ?ｖｓ．?ＲＨＥ）??圖１－７？１／０１０％汕（０１１）２催化劑的（ａ）?ＴＥＭ圖，（ｂ）?Ｏ．ＩＭＫＯＨ溶液中ＨＥＲ極化曲線［７６】；??Ｐｔ＠２Ｄ－Ｎｉ（ＯＨ）２納米片的（ｃ）?ＴＥＭ圖，（ｄ）?Ｏ．ＩＭＫＯＨ溶液中ＨＥＲ極化曲線ｐ７］??Ｆｉｇ．?１－７?（ａ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ＨＥＲ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｉｎ?ａ?０．１?Ｍ?ＫＯＨ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｆｏｒ?Ｐｔ／Ｃ－１０％??Ｎｉ（ＯＨ）２；?（ｃ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｄ）?ＨＥＲ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｉｎ?ａ?０．１?Ｍ?ＫＯＨ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｆｏｒ??Ｐｔ＠２Ｄ－Ｎｉ（ＯＨ）２?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ??近年來，過渡金屬（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）基材料被廣泛用于堿性條件的電解水析氫反應??，其中，過渡金屬氫氧化物（Ｍ（０Ｈ）２）具有較強的０Ｈ吸附能力，可促進ｈ－〇ｈ??鍵的斷裂，有利于堿性條件下的水解。而Ｐｔ具有較強的Ｈ吸附能力，有利于氫氣的??生成。因此，Ｐｔ－Ｍ（ＯＨ）２?（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）復合材料可能具有優(yōu)異的堿性ＨＥＲ活性，

?第一章緒論???合物具有最優(yōu)ＨＥＲ活性，其過電勢比單獨的Ｐｔ／Ｃ低１５０ｍＶ，而過多的Ｎｉ（ＯＨ）２會阻??礙Ｐｔ活性位的暴露。Ｊｉｎ課題組［７７］將Ｐｔ／Ｃ超聲波負載于單層或多層的Ｎｉ（ＯＨ）２納米片??上，發(fā)現(xiàn)單層Ｎｉ（ＯＨ）２更有利于活性的提高，最優(yōu)組成為Ｐｔ－２０％Ｎｉ（ＯＨ）２，其過電勢??比商業(yè)Ｐｔ／Ｃ低４２?ｍＶ。??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氫氣氧化/析出反應電催化劑（英文）[J]. 盧思奇,莊仲濱.  Science China Materials. 2016(03)
[2]負載型金屬催化劑表面金屬分散度的測定[J]. 楊春雁,楊衛(wèi)亞,凌鳳香,范峰.  化工進展. 2010(08)



本文編號：3508093