钴基磷化物纳米复合材料的制备及其电解水性能研究

发布时间：2024-05-23 05:06

　　能源危机和环境污染是目前人类所必须面对的两大难题,开发新技术、新能源是解决这两个问题的关键,也是科研领域的研究热点,诸如太阳能、风能、生物质能等一系列新能源应运而生,其中氢能作为一种高效清洁的可再生能源,被认为是未来最具发展前景的新型能源载体。在众多制氢的方法中,电解水制氢因其高效、绿色、环保、原料丰富等优点脱颖而出,电解所需要的电能可由太阳能、风能等供给,因此,电解水制氢也是一种重要的能源转换与存储的手段。虽然贵金属(如Pt、Pd、Ru等)具有的优异的催化活性,但是低储量、高成本限制了其大规模应用。开发高效、低成本的电催化剂是电解水的核心,也是今后的工作重点。本研究以磷化钴作为研究对象,以开发低成本、高催化活性、高稳定性的电催化剂为目标,通过调控其形貌、结构,与其他材料相复合等手段,制备出几种优异的磷化钴/碳纳米复合材料电催化剂。主要的研究内容如下:(1)采用溶剂热法和低温热处理,在氮掺杂还原氧化石墨烯表面负载Co₃O₄纳米颗粒作为前驱体,进一步通过低温磷化将Co₃O₄转化为CoP_x

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景意义
    1.2 电解水制氢的机理
    1.3 催化剂的分类
        1.3.1 贵金属电催化剂
        1.3.2 非贵金属电催化剂
            1.3.2.1 过渡金属碳化物(TMCs)
            1.3.2.2 过渡金属硫族化物(TMDs)
            1.3.2.3 过渡金属氮化物(TMNs)
            1.3.2.4 过渡金属磷化物(TMPs)
        1.3.3 非金属电催化剂
    1.4 本论文选题的目的、意义及研究内容
        1.4.1 本论文选题的目的和意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验条件及测试方法
    2.1 化学试剂和原料
    2.2 实验仪器设备
    2.3 材料的表征技术
        2.3.1 X射线衍射测试
        2.3.2 高分辨透射电子显微镜
        2.3.3 场发射扫描电子显微镜
        2.3.4 X射线光电子能谱
        2.3.5 氮气吸脱附测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 电极的制备
        2.4.2 线性伏安测试
        2.4.3 塔菲尔测试
        2.4.4 电化学比表面积测试
        2.4.5 交流阻抗测试
        2.4.6 稳定性测试
第三章 CoP_x/N-rGO 复合纳米材料的制备及电催化析氢性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
        3.2.2 Co₃O₄/N-rGO 的制备
        3.2.3 CoP_x/N-rGO 的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品的形貌结构
        3.3.2 样品的晶体结构
        3.3.3 样品的表面组成和化学状态分析
    3.4 电化学性能测试
        3.4.1 极化曲线测试
        3.4.2 塔菲尔测试
        3.4.3 电化学有效面积测试
        3.4.4 交流阻抗测试
        3.4.5 稳定性测试
    3.5 本章小结
第四章 CoP@C复合多孔纳米片的制备及其电催化析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 ZIF-67的制备
        4.2.2 ZIF-67@Co(OH)₂ 的制备
        4.2.3 CoP@C的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品的形貌结构
        4.3.2 样品的比表面积和孔径分布
        4.3.3 样品的晶体结构
        4.3.4 样品的表面组成和化学状态分析
    4.4 电化学性能测试
        4.4.1 极化曲线测试
        4.4.2 塔菲尔测试
        4.4.3 电化学有效面积测试
        4.4.4 交流阻抗测试
        4.4.5 稳定性测试
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简介
致谢



本文编号：3981043