芦梦雨:铁系金属磷化物/三维石墨烯复合催化剂的构筑及其电催化析氢研究论文

芦梦雨:铁系金属磷化物/三维石墨烯复合催化剂的构筑及其电催化析氢研究论文

本文主要研究内容

作者芦梦雨(2019)在《铁系金属磷化物/三维石墨烯复合催化剂的构筑及其电催化析氢研究》一文中研究指出:随着能源危机和环境问题的日益严重,探索寻找可持续、环境友好型新能源已成为社会发展的当务之急。在清洁能源当中,氢能是最有希望的化石燃料替代品。在氢气制备的方法中,电解水制氢被认为是一种很有前途的方法,然而电解水阴极反应需要高效电催化剂来降低其过电势,加快其反应动力学。目前,铂族贵金属被认为是最好的电催化析氢催化剂,但其过高的成本和有限的储量限制了其在电解水制氢中的广泛应用。因此,开发具有高效催化性能的非贵金属催化剂是促进电解水制氢规模化应用的关键。在非贵金属催化剂中,铁系金属磷化物因为其含量丰富,活性位点多,有着类似氢化酶的催化性质已经被证明是一种具有前景的析氢催化剂,然而单组份铁系金属磷化物有着纳米粒子易团聚、导电性差等缺点限制其催化活性的发挥。为了克服这一问题,铁系金属磷化物催化剂通常被负载到载体构成复合催化剂,这不仅可以增大催化剂的活性面积,提高催化剂的稳定性,而且可以使催化剂易于回收。基于以上理论,本文通过发展新型构建铁系金属磷化物/三维石墨烯复合催化剂,研究其形貌、结构、组成和催化性能之间的关系,从而制备出在析氢反应中展现优异催化性能的电催化剂。主要内容如下:1.采用镍泡沫为模板,通过水热法合成三维石墨烯,利用化学镀法将钴镍磷、镍磷等合金沉积到三维石墨烯载体上,合成新型的析氢电催化剂(Co–Ni–P/rGO/NF)。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等先进表征技术,研究钴镍磷/三维石墨烯复合催化剂表面性质和结构组成。结果表明,制备的Co–Ni–P合金分散均匀粒径均一、成分构成稳定;并采用电化学测试手段,结合表征结果分析电催化析氢性能与形貌结构之间的关系,结果表明Co–Ni–P/rGO/NF催化剂在电流密度为10mA cm–2时析氢过电位只需要65mV,对应的塔菲尔斜率只有63mV dec–1,并且析氢电催化剂在长达10h的稳定性测试过程中,催化析氢活性基本不变,展现了良好的稳定性。2.采用单向冰模板冷冻干燥法,建立大比表面积、多孔隙率的石墨烯垂直阵列;通过化学镀法将铁钴镍磷、铁钴磷、铁镍磷等合金沉积到石墨烯垂直阵列上合成新型析氢电催化剂(Fe–Co–Ni–P/VrGO)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射能谱等先进表征技术,研究铁钴镍磷/垂直石墨烯复合催化剂形貌、组成、结构。结果证明,制备的Fe–Co–Ni–P合金颗粒分布密集且尺寸均一;采用电化学测试手段,结合表征结果分析其电催化析氢性能与结构、组成的关系,结果表明Fe–Co–Ni–P/VrGO在电流密度为10mA cm–2时下碱性中析氢过电位为62 mV,中性为127 mV和酸性为83mV,并且催化剂稳定性测试过程中在全pH范围内(0-14pH)催化活性基本不变,展现了良好的稳定性。本文研究了多元铁系金属磷化物的结构调控和性能优化的方法,合成了一系列具有高效催化反应活性的电催化剂,为新型复合催化剂的构建奠定了基础,提供了指导。

Abstract

sui zhao neng yuan wei ji he huan jing wen ti de ri yi yan chong ,tan suo xun zhao ke chi xu 、huan jing you hao xing xin neng yuan yi cheng wei she hui fa zhan de dang wu zhi ji 。zai qing jie neng yuan dang zhong ,qing neng shi zui you xi wang de hua dan ran liao ti dai pin 。zai qing qi zhi bei de fang fa zhong ,dian jie shui zhi qing bei ren wei shi yi chong hen you qian tu de fang fa ,ran er dian jie shui yin ji fan ying xu yao gao xiao dian cui hua ji lai jiang di ji guo dian shi ,jia kuai ji fan ying dong li xue 。mu qian ,bo zu gui jin shu bei ren wei shi zui hao de dian cui hua xi qing cui hua ji ,dan ji guo gao de cheng ben he you xian de chu liang xian zhi le ji zai dian jie shui zhi qing zhong de an fan ying yong 。yin ci ,kai fa ju you gao xiao cui hua xing neng de fei gui jin shu cui hua ji shi cu jin dian jie shui zhi qing gui mo hua ying yong de guan jian 。zai fei gui jin shu cui hua ji zhong ,tie ji jin shu lin hua wu yin wei ji han liang feng fu ,huo xing wei dian duo ,you zhao lei shi qing hua mei de cui hua xing zhi yi jing bei zheng ming shi yi chong ju you qian jing de xi qing cui hua ji ,ran er chan zu fen tie ji jin shu lin hua wu you zhao na mi li zi yi tuan ju 、dao dian xing cha deng que dian xian zhi ji cui hua huo xing de fa hui 。wei le ke fu zhe yi wen ti ,tie ji jin shu lin hua wu cui hua ji tong chang bei fu zai dao zai ti gou cheng fu ge cui hua ji ,zhe bu jin ke yi zeng da cui hua ji de huo xing mian ji ,di gao cui hua ji de wen ding xing ,er ju ke yi shi cui hua ji yi yu hui shou 。ji yu yi shang li lun ,ben wen tong guo fa zhan xin xing gou jian tie ji jin shu lin hua wu /san wei dan mo xi fu ge cui hua ji ,yan jiu ji xing mao 、jie gou 、zu cheng he cui hua xing neng zhi jian de guan ji ,cong er zhi bei chu zai xi qing fan ying zhong zhan xian you yi cui hua xing neng de dian cui hua ji 。zhu yao nei rong ru xia :1.cai yong nie pao mo wei mo ban ,tong guo shui re fa ge cheng san wei dan mo xi ,li yong hua xue du fa jiang gu nie lin 、nie lin deng ge jin chen ji dao san wei dan mo xi zai ti shang ,ge cheng xin xing de xi qing dian cui hua ji (Co–Ni–P/rGO/NF)。cai yong sao miao dian zi xian wei jing 、Xshe xian guang dian zi neng pu deng xian jin biao zheng ji shu ,yan jiu gu nie lin /san wei dan mo xi fu ge cui hua ji biao mian xing zhi he jie gou zu cheng 。jie guo biao ming ,zhi bei de Co–Ni–Pge jin fen san jun yun li jing jun yi 、cheng fen gou cheng wen ding ;bing cai yong dian hua xue ce shi shou duan ,jie ge biao zheng jie guo fen xi dian cui hua xi qing xing neng yu xing mao jie gou zhi jian de guan ji ,jie guo biao ming Co–Ni–P/rGO/NFcui hua ji zai dian liu mi du wei 10mA cm–2shi xi qing guo dian wei zhi xu yao 65mV,dui ying de da fei er xie lv zhi you 63mV dec–1,bing ju xi qing dian cui hua ji zai chang da 10hde wen ding xing ce shi guo cheng zhong ,cui hua xi qing huo xing ji ben bu bian ,zhan xian le liang hao de wen ding xing 。2.cai yong chan xiang bing mo ban leng dong gan zao fa ,jian li da bi biao mian ji 、duo kong xi lv de dan mo xi chui zhi zhen lie ;tong guo hua xue du fa jiang tie gu nie lin 、tie gu lin 、tie nie lin deng ge jin chen ji dao dan mo xi chui zhi zhen lie shang ge cheng xin xing xi qing dian cui hua ji (Fe–Co–Ni–P/VrGO)。cai yong sao miao dian zi xian wei jing 、Xshe xian yan she neng pu deng xian jin biao zheng ji shu ,yan jiu tie gu nie lin /chui zhi dan mo xi fu ge cui hua ji xing mao 、zu cheng 、jie gou 。jie guo zheng ming ,zhi bei de Fe–Co–Ni–Pge jin ke li fen bu mi ji ju che cun jun yi ;cai yong dian hua xue ce shi shou duan ,jie ge biao zheng jie guo fen xi ji dian cui hua xi qing xing neng yu jie gou 、zu cheng de guan ji ,jie guo biao ming Fe–Co–Ni–P/VrGOzai dian liu mi du wei 10mA cm–2shi xia jian xing zhong xi qing guo dian wei wei 62 mV,zhong xing wei 127 mVhe suan xing wei 83mV,bing ju cui hua ji wen ding xing ce shi guo cheng zhong zai quan pHfan wei nei (0-14pH)cui hua huo xing ji ben bu bian ,zhan xian le liang hao de wen ding xing 。ben wen yan jiu le duo yuan tie ji jin shu lin hua wu de jie gou diao kong he xing neng you hua de fang fa ,ge cheng le yi ji lie ju you gao xiao cui hua fan ying huo xing de dian cui hua ji ,wei xin xing fu ge cui hua ji de gou jian dian ding le ji chu ,di gong le zhi dao 。

论文参考文献

  • [1].石墨烯基复合材料的制备及其电镀重金属废水资源化利用研究[D]. 汤文帅.合肥工业大学2019
  • [2].改性石墨烯吸附燃煤电厂烟气中汞污染物的量子化学研究[D]. 兰万里.华北电力大学2019
  • [3].第一性原理研究掺杂金属石墨烯对NH3的吸附特性[D]. 孙尧.华北电力大学2019
  • [4].深度低共熔溶剂辅助合成硫化镍/石墨烯复合材料及电催化性能研究[D]. 张德亮.青岛科技大学2019
  • [5].含硒化物石墨烯材料的制备及其在乙醇氧化中的应用[D]. 刘博财.广州大学2019
  • [6].石墨烯/金刚石异质结构及其电化学分析[D]. 郭沛.辽宁大学2019
  • [7].三维石墨烯/碳纳米管材料制备及其在电化学分析中的应用研究[D]. 张宇斌.西北大学2019
  • [8].石墨烯量子点的合成及其在食品与环境检测中的应用[D]. 王煜.渤海大学2019
  • [9].亲氧金属(Bi、Ni、W)对Pt/石墨烯复合物的修饰及其双功能电催化性能研究[D]. 许淑虹.福建师范大学2018
  • [10].缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料的结构及电催化析氢性能的理论研究[D]. 杨钊源.江西师范大学2019
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  • [5].过渡金属硫属化合物三维纳米阵列电极的可控构筑及电催化析氢性能研究[D]. 张阳阳.北京交通大学2019
  • [6].硫化钴/碳复合纳米纤维的制备及其电化学性能研究[D]. 张宁.浙江大学2019
  • [7].碳基二氧化钨、碳化钨复合材料形貌可控制备及析氢性能研究[D]. 张娜.太原理工大学2019
  • [8].电化学还原硫制备金属硫化物及其析氢性能的研究[D]. 李青.太原理工大学2019
  • [9].过渡金属磷化物的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 杨晨.中国矿业大学2019
  • [10].磷化钼基催化剂的制备及电催化析氢性能研究[D]. 刘萍.青岛科技大学2019
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自西北大学的芦梦雨,发表于刊物西北大学2019-10-11论文,是一篇关于铁系金属磷化物论文,化学镀论文,三维石墨烯论文,析氢论文,电催化论文,西北大学2019-10-11论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自西北大学2019-10-11论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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