發(fā)布時(shí)間：2025-05-27 04:52

　　由于環(huán)境危機(jī)和能源緊缺,作為可持續(xù)綠色能源技術(shù)的電解水越來越受到人們的重視。電解水技術(shù)包括析氫（HER）和析氧（OER）兩個(gè)半反應(yīng),反應(yīng)中由于涉及到復(fù)雜的多重質(zhì)子耦合及電子轉(zhuǎn)移過程,導(dǎo)致氫氣/氧氣析出動(dòng)力學(xué)遲緩,需要較高的過電位來加速反應(yīng)進(jìn)行,而較高的過電位限制了全水分解的效率,成為了全水解技術(shù)的瓶頸。因此,制備高活性、低反應(yīng)過電勢(shì)的雙功能催化劑是提高全分解水技術(shù)效率的關(guān)鍵步驟。盡管關(guān)于全分解水的非貴金屬電催化劑的研究已取得較大進(jìn)展,但設(shè)計(jì)并合成能夠在較低過電勢(shì)下驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生較大電流密度的高效催化劑仍具有較大挑戰(zhàn)。本文采用水熱法,通過調(diào)控水熱濃度和水熱時(shí)間首先在三維結(jié)構(gòu)泡沫鎳基底上生長(zhǎng)了具有不同形貌的前軀體。通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),水熱濃度和水熱時(shí)間均對(duì)前驅(qū)體表面形貌、負(fù)載量有影響。在合適的水熱條件下,可獲得具有較高負(fù)載量、表面形貌為多級(jí)開放海膽狀結(jié)構(gòu)的理想前驅(qū)體,這種特殊的前驅(qū)體表面結(jié)構(gòu)利于提升催化劑的比表面積。然后,選取表面形貌較理想的前驅(qū)體進(jìn)一步水熱原位磷化,獲得了NiCoP催化劑。在此基礎(chǔ)上,對(duì)NiCoP的催化性能進(jìn)行了表征和測(cè)試。結(jié)果表明:磷化后的材料存在較多的Ni、Co高價(jià)態(tài),增加了催...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 制備氫氣的方法
        1.2.1 化石能源制氫
        1.2.2 生物質(zhì)制氫
        1.2.3 水分解制氫
    1.3 析氫電化學(xué)基本理論
        1.3.1 電催化分解水簡(jiǎn)介
        1.3.2 催化劑活性的表征
        1.3.3 析氫活性的影響因素
    1.4 電解水催化劑
        1.4.1 鎳基二元合金催化劑
        1.4.2 鎳基三元合金電極
        1.4.3 催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控
        1.4.4 水電解催化劑的制備方法
    1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.2.3 表面能譜分析(EDS)
        2.2.4 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.5 透射電子顯微鏡(TEM)
    2.3 電化學(xué)測(cè)試
        2.3.1 電極及表面處理
        2.3.2 電化學(xué)析氫實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 電化學(xué)析氧實(shí)驗(yàn)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 水熱法制備三元鎳鈷磷合金
    3.1 密度泛函理論計(jì)算(DFT)
    3.2 試樣制備
        3.2.1 前驅(qū)體制備
        3.2.2 NiCoP制備
    3.3 試樣結(jié)構(gòu)表征
        3.3.1 不同溶液濃度制備前驅(qū)體SEM圖
        3.3.2 NiCoP樣品的SEM和 EDS
        3.3.3 磷化后的負(fù)載量測(cè)試
        3.3.4 磷化后催化劑的TEM測(cè)試
        3.3.5 對(duì)磷化前后樣品的XPS分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 多級(jí)海膽狀結(jié)構(gòu)NiCoP的電催化性
    4.1 析氫催化性能研究
        4.1.1 HER性能測(cè)試
        4.1.2 HER催化活性表面積測(cè)試
        4.1.3 HER穩(wěn)定性測(cè)試
    4.2 析氧催化性能研究
        4.2.1 OER催化性能測(cè)試
        4.2.2 OER催化活性表面積測(cè)試
        4.2.3 OER催化穩(wěn)定性測(cè)試
    4.3 全水解催化性能
    4.4 三元非貴金屬水分解催化性能對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：4047543