铁系催化剂的结构调控及电化学性能研究

发布时间：2025-04-27 02:22

　　全球范围内能源短缺和环境污染的日益加剧,急迫要求发展可持续、环境友好的能量转化储存技术。氢能高效清洁,有望取代传统化石燃料。电解水是制氢的一个重要途径,但是阴极产氢效率受到阳极四电子析氧反应（OER）动力学迟缓的制约。因此,需要开发高效电催化剂提升OER动力学速率。钌、铱氧化物基等贵金属是迄今最高效的OER催化剂,但其在商业上的广泛应用受低储量和高成本制约。研究发现,廉价易得的过渡金属材料如合金、硫化物、磷化物、碳化物、金属氧化物、氢氧化物等,具有较好OER活性,其中FeNi合金应用前景较好。FeNi合金中,对FeNi₃的研究报道较多。但是目前还没有系统研究FeNi合金催化剂组成、微观结构和催化性能的工作见诸报道。一方面,合金化学组成不同使得催化剂本征活性产生差别;另一方面,催化剂的表观催化活性还和微观结构密切相关,活性位分散密度、暴露程度、催化层内传质效率等都对催化性能有显著影响。基于此,本文开展了以下两方面的工作:第一,开展了具有不同组成、微观结构FeNi合金催化剂的制备及OER性能评价工作。在碳纤维纸上,首先采用水热法生长铁镍基氢氧化物/碳酸盐前驱体,再通过表...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1水溶性和非水溶性金属氧电池的金属阳极的理论比能量、体积能量密度和标准电池电压[31]

1.3.1锌氧电池工作原理金属氧电池具相当高的能量密度。对金属氧电池阴极而言,氧气在阳极作为反应物,放电前都一直储存在电池外。对金属氧电池阳极而言,锂金属被视为可充电金属氧电池阳极的强劲候选者,由图1.1可知,相比图中其他金属,锂具有最高的理论比能量(5928Wh/kg)和仅....

图1.2水溶性可充电锌氧电池在充电状态下的示意图[31]

金属氧电池具相当高的能量密度。对金属氧电池阴极而言,氧气在阳极作为反应物,放电前都一直储存在电池外。对金属氧电池阳极而言,锂金属被视为可充电金属氧电池阳极的强劲候选者,由图1.1可知,相比图中其他金属,锂具有最高的理论比能量(5928Wh/kg)和仅次于镁的极高的电池电压(通常....

图3.1 FeNi合金催化剂合成示意图

本项工作开展了具有不同组成、微观结构FeNi合金催化剂的制备及OER性能评价工作。如图3.1所示,在碳纤维纸(CarbonFiberPaper,CFP)上,首先采用水热法生长铁镍基氢氧化物/碳酸盐前驱体,再通过表面吸附多巴胺、高温焙烧转化等步骤,制备出不同活性位组成、不同微观....

图3.2a不同Fe、Ni摩尔比的水热产物的X射线衍射图谱(XRD)

首先,对使用不同Ni2+、Fe2+比例合成的样品进行组成表征。图3.2a为水热反应后得到样品的X射线衍射图谱(XRD)。在无Ni2+而只有Fe2+前驱体条件下,水热产物为Fe3O4。当Fe2+:Ni2+摩尔比为3:1或2:2时,水热产物的四个主要衍射峰出现在2θ=11.8o,23....

本文编号：4041730