氫氣(H₂)具有能量密度高、環(huán)境友好、無碳排放、燃燒產物為水等優(yōu)點,是一種很有前途的儲能介質或載體。電解水被認為是最簡單的制氫方法之一。電解水反應包括在陰極發(fā)生的析氫反應(HER)和在陽極發(fā)生的析氧反應(OER)。其中析氧反應(OER)涉及四電子轉移過程,緩慢的OER過程是電解水的決速步驟,因此對催化劑活性的依賴更為明顯。研發(fā)出同時具有高能量轉換效率與低催化過電位的高效電催化材料是加速OER過程和電解水反應的基礎。過渡金屬化合物,如氧化物、層狀雙金屬氫氧化物(LDH)和硫化物,被認為是貴金屬催化劑的替代品,在電解水催化劑領域得到了廣泛的研究。與單金屬氫氧化物相比,由于協(xié)同效應,雙金屬氫氧化物通常表現(xiàn)出更豐富的價態(tài)和更優(yōu)異的導電性能,從而具有更佳的電化學活性。傳統(tǒng)的雙金屬氫氧化物制備通過共沉淀方法進行,反應溫度較高(>60 ^oC)。這種反應條件雖然有利于晶體生長,但產物顆粒容易團聚,從而造成比表面積下降,“活性位點”減少。若在低溫條件下進行的共沉淀過程能夠抑制晶核生長過程,可以獲得更高比表面積和孔隙率的材料。本論文的具體研究內容如下:首先...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 過渡金屬化合物電催化劑研究進展
        1.2.1 過渡金屬氧化物
        1.2.2 過渡金屬氫氧化物
        1.2.3 過渡金屬硫屬化合物
        1.2.4 過渡金屬氮/磷化物
        1.2.5 過渡金屬碳化物
    1.3 OER催化劑的主要評價參數(shù)
        1.3.1 過電位
        1.3.2 Tafel斜率
        1.3.3 轉換頻率(TOF)
        1.3.4 穩(wěn)定性
        1.3.5 電化學活性面積
    1.4 本文的研究內容及意義
第二章 低溫共沉淀法制備Co Fe-LDH及其OER性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗主要的試劑與設備
        2.2.2 CoFe LDH制備方法
    2.3 催化劑材料的表征
        2.3.1 X射線粉末衍射表征(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 比表面積及孔徑分布(BET)
        2.3.5 熱重分析(TG)
        2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 電化學測試
        2.4.1 工作電極的制備
        2.4.2 催化劑的電化學性能測試
    2.5 結果與討論
        2.5.1 XRD分析
        2.5.2 SEM分析
        2.5.3 TEM分析
        2.5.4 BET分析
        2.5.5 熱重分析
        2.5.6 XPS分析
        2.5.7 催化劑的電化學性能
        2.5.8 低溫共沉淀法相關工藝參數(shù)的探討
        2.5.9 電催化性能討論
    2.6 小結
第三章 高孔體積的NiFe-LDH催化劑研究
    3.1 引言
    3.2 Ni Fe LDH的合成
    3.3 結果討論與分析
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 SEM分析
        3.3.3 TEM分析
        3.3.4 BET分析
        3.3.5 XPS分析
        3.3.6 催化劑的電化學性能
        3.3.7 電催化性能討論
    3.4 小結
第四章 NiFe硫化物電催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 催化劑材料的合成
    4.3 結果與討論
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 SEM分析
        4.3.3 TEM分析
        4.3.4 BET分析
        4.3.5 XPS分析
        4.3.6 催化劑的電化學性能
        4.3.7 電催化性能討論
    4.4 小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的科研論文



本文編號：3776818