过渡金属磷化物、硫化物的制备及其电催化水分解性能研究

发布时间：2025-04-23 01:21

　　煤、石油、天然气等传统化石燃料的使用带来了严重的环境问题,寻找清洁无污染的新型能源变得尤为迫切。氢能以其高能量密度和绿色无污染的优点引起研究者们的广泛关注。而电解水制氢为大规模制备高纯氢气提供了一条有效途径。然而,电解水过程中反应速率较低是制约高效电催化产氢的主要问题。为节约能源,更高效率产氢,科学家们致力于寻找高性能的电催化水分解的催化剂。其中,以铂为代表的贵金属析氢催化剂和以氧化钌、氧化铱为代表的贵金属析氧催化剂虽然有较高的催化活性,但低储量、高成本限制了其在电解水技术中的大规模应用。因此,开发高效、稳定、廉价的少贵金属或非贵金属催化剂是目前主要的研究方向。基于此本文围绕这一研究目标开展过渡金属硫化物、磷化物相关实验,通过调控催化剂的形貌、组分、电子结构等手段来设计催化效果突出的催化剂,主要包含以下三部分:（1）采用简单的两步水热合成策略在泡沫镍表面原位生长MnS/Co₃S₄纳米片阵列（记为MnCo₂-S）。相较于前驱物,硫化后的形貌发生了明显变化,由纳米线转化为尺寸更小的纳米片,且纳米片之间彼此紧密相连生长在泡沫镍导...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水技术
        1.2.1 电解水技术的发展历史
        1.2.2 电解水反应简介
    1.3 电解水反应机理介绍
        1.3.1 析氢反应机理
        1.3.2 析氧反应机理
    1.4 电解水催化剂性能的评判标准及原理
        1.4.1 过电位
        1.4.2 Tafel斜率
        1.4.3 电化学阻抗
        1.4.4 电化学活性面积
        1.4.5 稳定性
        1.4.6 转换率
        1.4.7 法拉第效率
    1.5 电解水电极材料的研究现状
        1.5.1 贵金属催化剂
        1.5.2 过渡金属氧化物/氢氧化物
        1.5.3 过渡金属磷化物
        1.5.4 过渡金属硫化物
        1.5.5 其他类催化剂
    1.6 论文选题意义和研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究内容
第二章 Mn-Co-S电极的制备及其析氧性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 电化学测试方法
        2.2.3 材料合成方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料的结构表征
        2.3.2 材料的电化学表征
    2.4 本章小结
第三章 MnCo₂-P电极的制备及其电解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及实验仪器
        3.2.2 电化学测试方法
        3.2.3 材料合成方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的结构表征
        3.3.2 催化剂的电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 Ru-NiFe-P电极的制备及其全水解性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 电化学测试方法
        4.2.3 密度泛函理论(DFT)计算方法
        4.2.4 材料合成方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的结构表征
        4.3.2 材料的催化性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文



本文编号：4040993