过渡金属/碳基复合材料的制备及在电催化水分解中的应用

发布时间：2024-04-07 00:35

　　如今,随着化石燃料和自然资源的消耗,能源危机和环境恶化这两大问题越来越严重,因此人们越来越关注可持续性和环境友好型能源的发展。氢能作为一种清洁和可再生的能源,由于其具有高的重力能量密度,零排放,地球丰度和生态友好性而引起了越来越多的关注。目前,电化学水分解,作为一种基于非化石燃料的技术,因其高能量转换效率而引起了越来越多的关注,并激发了为生产低成本和高纯度氢而进行的深入研究。贵金属电催化剂,仍然是最好的HER催化剂,具有几乎为零的过电势,并具有出色的长期耐久性。然而,这种贵重材料成本非常高昂,并且缺乏长期运行的稳定性和/或不受燃料氧化分子的影响,从而阻碍了它们的大规模应用和商业化。对于设计使用和生产高效且具有成本效益的非贵重金属的HER和OER电催化剂来代替传统的贵金属催化剂具有重要意义。最近,非贵金属材料,例如过渡金属碳化物(氮化物),二硫化合物,磷化物,金属合金和杂原子掺杂的碳纳米结构作为HER和OER催化剂的潜在候选物。过渡金属碳化物和氮化物因其出色的比表面积和表面物理化学性能而成为有前景的电催化剂材料。并且因为其独特的金属-C键和接近费米能级的贵金属类似的d-态密度引起了人们的...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化反应类型
        1.2.1 电催化析氢反应(HER)
        1.2.2 电催化析氧反应(OER)
    1.3 纳米电催化剂的分类
        1.3.1 贵金属基(PGM)纳米电催化剂
        1.3.2 过渡金属基纳米电催化剂
        1.3.3 氮掺杂石墨烯
    1.4 本论文选题背景及研究内容
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 研究内容
    参考文献
第二章 氮掺杂碳壳包覆氮化钨/碳化钨纳米复合材料作为析氢反应催化剂
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 仪器表征
        2.2.3 WOx/苯胺杂化纳米材料的合成
        2.2.4 氮掺杂的碳壳包覆WN-W₂C纳米复合材料的合成
        2.2.5 电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 氮掺杂的碳壳包覆WN-W₂C纳米复合材料的合成及其表征
        2.3.2 氮掺杂碳壳包覆WN-W₂C纳米复合材料的电化学性能测试
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 Pd掺杂钴氰酸镍制备PdCoNi@NC及其电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 仪器表征
        3.2.3 Pd掺杂的Ni₃[Co(CN)₆]₂ MOF纳米复合材料的合成
        3.2.4 PdNiCo@NC纳米复合材料的合成
        3.2.5 电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PdNiCo@NC纳米复合材料的合成及其表征
        3.3.2 PdNiCo@NC复合材料的电化学性能测试
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 海胆状钴掺杂的MoS₂自组装的柔性膜用于全水分解反应
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 仪器表征
        4.2.3 不同钴掺杂比例的MoS₂纳米片的合成
        4.2.4 钴掺杂的的MoS₂纳米片自组装制备柔性膜
        4.2.5 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同钻掺杂比例的MoS₂纳米片的合成及其表征
        4.3.2 不同钻掺杂比例的MoS₂纳米片的电化学性能测试
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3947404