本文主要研究内容
作者张奔（2019）在《镍—钴双元复合电催化剂的制备及其催化性能研究》一文中研究指出：氢气是一种清洁零污染、高能量密度、可持续的二次能源,在未来的能源供应系统中将扮演着重要的角色。在众多产氢方式中,电催化裂解水是一种最具有潜力的方式之一。在工业生产中,水的裂解过程主要利用高催化活性的贵金属Pt、Ru等电催化剂,然而这类电催化剂成本高,难以大规模应用。过渡金属（Co、Fe、Ni等）基催化剂具有催化性能稳定,来源广,价格低等特点,发展潜力大。然而单一过渡金属催化剂表面电催化反应过电势较高,导致槽电压大,产氢气效率低。为了解决上述问题,开发具有价格低廉,高催化效率和低裂解电压的过渡金属基催化剂是当前研究的热点。本论文针对单一过渡金属化合物析氢、析氧过电位高,活性位点少,催化性能不稳定等不足,以镍钴双元过渡金属氧化物为前驱体,通过简单的水热反应和不同气氛的热处理,在泡沫镍上获得了NiCoP/CoP纳米棒阵列、CoNiO2@NiCo合金纳米链阵列和NiCoP/CoP@NiCo纳米链阵列结构,系统研究了表面化学态和结构的改变对全水电催化性能的影响。论文的主要内容如下:1.采用水热法,以氯化镍和氯化钴为金属源,在泡沫镍基体上合成了由纳米颗粒堆积而成的一维NiCo2O4纳米棒阵列。通过对前驱物NiCo2O4进行低温磷化处理,获得了由纳米颗粒组成的NiCoP/CoP复合纳米棒阵列电极。通过XRD、SEM、TEM、XPS等表征方法分析这种复合结构的组成、结构和微观形貌。系统地研究了磷化温度对电化学催化析氢性能下影响。结果表明在300°C磷化处理所得的样品仍然保留了原始粗糙表面,其电催化性能最好,在0.5 M H2SO4溶液中,获得10 mA cm-2的析氢电流密度仅需96 mV的过电势,Tafel斜率为60.9 mV dec-1。长达15 h的酸性持续析氢下,仍能保持良好的析氢稳定性。2.在还原性H2/Ar气氛中,对前驱物NiCo2O4一维纳米棒阵列进行不同温度下的热处理。还原温度在300°C条件下,制备出CoNiO2@NiCo纳米链阵列。通过详细表征,表明合金表面覆盖了一层厚度为3.5 nm的CoNiO2氧化层,原位构建了氧化物与金属的复合结构。在高温还原处理后,表面氧化层逐渐消失,并且合金逐渐变粗。在1.0 M KOH溶液中,CoNiO2@NiCo壳核结构纳米链具有优异的碱性HER与OER双功能催化性能,氧化层与合金之间表现出协同增强效应。在10 mA cm-2和100 mA cm-2的电流密度下,析氢的过电位分别为156 mV与246.5 mV,析氧过电位为320 mV和390 mV。组成全水解电解器后,在10 mA cm-2的全水分解电流密度下,槽电压仅为1.688 V。NiCo-300表面上的薄氧化层提供增强HER和OER活性的协同效应。3.利用磷化的方法对CoNiO2@NiCo壳核结构纳米链进行表面改性处理,获得NiCoP/CoP@NiCo壳核结构纳米链阵列。通过对该复合材料的表面成分和电化学性能进行测试。结果表明磷化处理后,催化剂在强酸强碱电解质中,都能够展现出良好的、稳定的析氢催化活性,在10 mA cm-2的析氢电流密度下,酸性和碱性电解液中过电位分别仅为88.2 mV与99 mV。主要原因在于表面磷化物具有较高的催化活性,同时内核NiCo合金提高了磷化物的导电性能。
Abstract
qing qi shi yi chong qing jie ling wu ran 、gao neng liang mi du 、ke chi xu de er ci neng yuan ,zai wei lai de neng yuan gong ying ji tong zhong jiang ban yan zhao chong yao de jiao se 。zai zhong duo chan qing fang shi zhong ,dian cui hua lie jie shui shi yi chong zui ju you qian li de fang shi zhi yi 。zai gong ye sheng chan zhong ,shui de lie jie guo cheng zhu yao li yong gao cui hua huo xing de gui jin shu Pt、Rudeng dian cui hua ji ,ran er zhe lei dian cui hua ji cheng ben gao ,nan yi da gui mo ying yong 。guo du jin shu （Co、Fe、Nideng ）ji cui hua ji ju you cui hua xing neng wen ding ,lai yuan an ,jia ge di deng te dian ,fa zhan qian li da 。ran er chan yi guo du jin shu cui hua ji biao mian dian cui hua fan ying guo dian shi jiao gao ,dao zhi cao dian ya da ,chan qing qi xiao lv di 。wei le jie jue shang shu wen ti ,kai fa ju you jia ge di lian ,gao cui hua xiao lv he di lie jie dian ya de guo du jin shu ji cui hua ji shi dang qian yan jiu de re dian 。ben lun wen zhen dui chan yi guo du jin shu hua ge wu xi qing 、xi yang guo dian wei gao ,huo xing wei dian shao ,cui hua xing neng bu wen ding deng bu zu ,yi nie gu shuang yuan guo du jin shu yang hua wu wei qian qu ti ,tong guo jian chan de shui re fan ying he bu tong qi fen de re chu li ,zai pao mo nie shang huo de le NiCoP/CoPna mi bang zhen lie 、CoNiO2@NiCoge jin na mi lian zhen lie he NiCoP/CoP@NiCona mi lian zhen lie jie gou ,ji tong yan jiu le biao mian hua xue tai he jie gou de gai bian dui quan shui dian cui hua xing neng de ying xiang 。lun wen de zhu yao nei rong ru xia :1.cai yong shui re fa ,yi lv hua nie he lv hua gu wei jin shu yuan ,zai pao mo nie ji ti shang ge cheng le you na mi ke li dui ji er cheng de yi wei NiCo2O4na mi bang zhen lie 。tong guo dui qian qu wu NiCo2O4jin hang di wen lin hua chu li ,huo de le you na mi ke li zu cheng de NiCoP/CoPfu ge na mi bang zhen lie dian ji 。tong guo XRD、SEM、TEM、XPSdeng biao zheng fang fa fen xi zhe chong fu ge jie gou de zu cheng 、jie gou he wei guan xing mao 。ji tong de yan jiu le lin hua wen du dui dian hua xue cui hua xi qing xing neng xia ying xiang 。jie guo biao ming zai 300°Clin hua chu li suo de de yang pin reng ran bao liu le yuan shi cu cao biao mian ,ji dian cui hua xing neng zui hao ,zai 0.5 M H2SO4rong ye zhong ,huo de 10 mA cm-2de xi qing dian liu mi du jin xu 96 mVde guo dian shi ,Tafelxie lv wei 60.9 mV dec-1。chang da 15 hde suan xing chi xu xi qing xia ,reng neng bao chi liang hao de xi qing wen ding xing 。2.zai hai yuan xing H2/Arqi fen zhong ,dui qian qu wu NiCo2O4yi wei na mi bang zhen lie jin hang bu tong wen du xia de re chu li 。hai yuan wen du zai 300°Ctiao jian xia ,zhi bei chu CoNiO2@NiCona mi lian zhen lie 。tong guo xiang xi biao zheng ,biao ming ge jin biao mian fu gai le yi ceng hou du wei 3.5 nmde CoNiO2yang hua ceng ,yuan wei gou jian le yang hua wu yu jin shu de fu ge jie gou 。zai gao wen hai yuan chu li hou ,biao mian yang hua ceng zhu jian xiao shi ,bing ju ge jin zhu jian bian cu 。zai 1.0 M KOHrong ye zhong ,CoNiO2@NiCoke he jie gou na mi lian ju you you yi de jian xing HERyu OERshuang gong neng cui hua xing neng ,yang hua ceng yu ge jin zhi jian biao xian chu xie tong zeng jiang xiao ying 。zai 10 mA cm-2he 100 mA cm-2de dian liu mi du xia ,xi qing de guo dian wei fen bie wei 156 mVyu 246.5 mV,xi yang guo dian wei wei 320 mVhe 390 mV。zu cheng quan shui jie dian jie qi hou ,zai 10 mA cm-2de quan shui fen jie dian liu mi du xia ,cao dian ya jin wei 1.688 V。NiCo-300biao mian shang de bao yang hua ceng di gong zeng jiang HERhe OERhuo xing de xie tong xiao ying 。3.li yong lin hua de fang fa dui CoNiO2@NiCoke he jie gou na mi lian jin hang biao mian gai xing chu li ,huo de NiCoP/CoP@NiCoke he jie gou na mi lian zhen lie 。tong guo dui gai fu ge cai liao de biao mian cheng fen he dian hua xue xing neng jin hang ce shi 。jie guo biao ming lin hua chu li hou ,cui hua ji zai jiang suan jiang jian dian jie zhi zhong ,dou neng gou zhan xian chu liang hao de 、wen ding de xi qing cui hua huo xing ,zai 10 mA cm-2de xi qing dian liu mi du xia ,suan xing he jian xing dian jie ye zhong guo dian wei fen bie jin wei 88.2 mVyu 99 mV。zhu yao yuan yin zai yu biao mian lin hua wu ju you jiao gao de cui hua huo xing ,tong shi nei he NiCoge jin di gao le lin hua wu de dao dian xing neng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自武汉科技大学的张奔，发表于刊物武汉科技大学2019-07-16论文，是一篇关于过渡金属合金论文,磷化物论文,水热法论文,壳核结构论文,电催化论文,武汉科技大学2019-07-16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，资料来自武汉科技大学2019-07-16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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