人類目前正處于能源危機(jī)的情況,開發(fā)新能源已經(jīng)是迫在眉睫了,氫能以其卓越的優(yōu)勢(shì)逐漸引起了人們的關(guān)注,研究?jī)r(jià)格相對(duì)便宜的非貴金屬催化劑是氫能可以大量使用的關(guān)鍵。以鉬和鎳元素為基礎(chǔ),通過不同種鉬與鎳化合物的結(jié)合以及調(diào)控形貌的方法以獲得高性能催化劑是本文研究的主要內(nèi)容。（1）碳化鉬由于其具有獨(dú)特的金屬性以及導(dǎo)電性的特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于催化劑,但是其催化性能表現(xiàn)不是很突出,因此開發(fā)高性能的碳化鉬基催化劑顯得很有意義。研究發(fā)現(xiàn)鎳離子具有較強(qiáng)的水分解能力,同時(shí)鉬具有較強(qiáng)的氫吸附能力,將兩者結(jié)合可以有效的促進(jìn)電解水的性能。利用吸附法成功的將鉬與鎳以2:1的比例吸附到葡萄糖碳球上,之后高溫碳化,獲得Ni/Mo₂C-CS在10 mA/cm²下的析氫性能大幅度的提升,明顯優(yōu)于單純的Ni和Mo₂C,析氧性能也有所提高。（2）將催化劑生長在泡沫鎳上時(shí)可以防止顆粒之間的團(tuán)聚,從而提高催化劑與電解液的接觸面積,但是泡沫鎳由于其自身較差的親水性,水熱之后在泡沫鎳上形成的顆粒較大,尺寸不均勻的前驅(qū)體,從而影響催化性能,不利于應(yīng)用于催化劑。為了改進(jìn)材料的形貌... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電流密度與氫吸附能的關(guān)系[2]

第一章緒論3H++e-HadsVolmerstep式1.2H++Hads+e-H2Heyrovskystep式1.32HadsH2Tafelstep式1.4堿性條件下：總反應(yīng):2H2O+2e-→H2+2OH-式1.5H2O+e-Hads+OH-Volmerstep式1.6H2O+Hads+e-H2+OH-Heyrovskystep式1.72HadsH2Tafelstep式1.81.2.2析氧反應(yīng)介紹析氧反應(yīng)是水裂解的另外一個(gè)重要的反應(yīng)過程，具體過程就是水中的陰離子得到電子之后轉(zhuǎn)化為氧氣。由于析氧反應(yīng)涉及到中間體O*,OOH*和OH*以及四電子-質(zhì)子耦合反應(yīng)過程，使得析氧反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)比較緩慢。因此目前的大量的研究都在致力于利用非貴金屬制備電催化劑，得到可以大量減少反應(yīng)過電位，以及促進(jìn)材料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。同時(shí)由于在酸性以及堿性條件下材料的析氧機(jī)理是不同的，相同的材料在性能上是不同的，具體的反應(yīng)機(jī)理如下。酸性條件：總反應(yīng)：2H2O(l)→O2(g)+4H++4e-式1.9M+H2O(l)→MOH+H++e-式1.10MOH+OH-→MO+H2O(l)+e-式1.112MO→2M+O2(g)式1.12MO+H2O(l)→MOOH+H++e-式1.13圖1.2催化劑的中間介質(zhì)[9]

第一章緒論4MOOH+H2O(l)→M+O2(g)+H++e-式1.14堿性條件：總反應(yīng)：4OH-→2O2(g)+2H2O(l)+4e-式1.15M+OH-→MOH式1.16MOH+OH-→MO+H2O(l)式1.172MO→2M+O2(g)式1.18MO+OH-→MOOH+e-式1.19MOOH+OH-→M+O2(g)+H2O(l)式1.20從上圖中可以清楚的看出酸性（藍(lán)色線），堿性（紅色線）條件下的析氧反應(yīng)機(jī)理，以及氧元素隨著中間體的傳遞（黑色線）。1.2.3全解水反應(yīng)介紹將陽極的析氧反應(yīng)與陰極的析氫反應(yīng)結(jié)合在一個(gè)體系內(nèi)，就形成了全解水反應(yīng)。全解水性能的好壞主要與陰極和陽極的性能有關(guān)，表現(xiàn)在電位上是相同的電流密度下，電位越低性能越好。由于在實(shí)際應(yīng)用中陰極與陽極是在相同的電解液體系中，在選擇析氫析氧催化劑的過程中要考慮到它們之間不能相互影響，但是當(dāng)使用同一種催化劑后，這種顧慮就可以消除，因此制備具有雙功能電催化材料就顯得很重要。1.2.4催化劑的設(shè)計(jì)原則圖1.3催化劑作為陰極和陽極的全解水示意圖[10]


本文編號(hào)：3534105