一、催化析氢活性阴极设计、制备与表征（论文文献综述）
侯雪斌[1]（2021）在《二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究》文中指出化石能源引起的能源危机与环境问题受到了人们的日益强烈的关注。氢气作为一种众所周知的清洁能源,其相关的制备技术的发展得到了广泛的研究,其中水电解制氢赋予氢能巨大发展前景。然而电解水制氢中由于电极过电势的存在,往往导致所需的电压值远高于理论值,因此,研发高效、稳定且经济环保的催化剂是电解水制氢发展的重要环节。本论文集中于二硫化钼及磷化钼复合催化剂的三维结构设计与构建,探讨其制备工艺并研究其催化性能,从而全面探索其在电催化领域的应用价值与潜能。主要的研究内容包括以下几个方面:（1）MoS2三维球体构建,增加活性位点暴露。采用煅烧-溶剂热硫化两步法制备出尺寸均匀、单独分散的MoO3-MoS2复合纳米球。详细研究分析了煅烧过程升温速率和硫化时间对MoO3-MoS2球体的组分、形貌与结构的影响。进一步讨论了不同工艺参数制备的催化剂的电催化析氢性能,其中优化条件下制备的MoO3-MoS2复合纳米球在酸性电解液中具有良好的析氢活性:过电位为200 m V,Tafel斜率为74 m V dec-1,远远优于块状MoS2。另外,通过监测其结构的演变过程,对其特殊结构的形成机理进行了探究,得到以“奥式熟化”为驱动的形成机理。该制备方法实现MoS2三维球体结构的可控化,使MoS2纳米片进行三维立向生长,抑制片层的堆垛,大大增加活性位点的暴露,从而有效提高催化活性。（2）引入多孔导电基体,实现MoS2的“限域式”生长,提高导电率。针对过渡金属化合物导电性差的问题,将金属有机框架材料（MOFs）热转化得到的钴/氮-掺杂的多孔碳笼作为支撑基体,将MoS2纳米片生长其中,得到多孔复合催化剂MoS2/Co-N-CN2。详细研究了MoS2负载量和碳化温度对催化剂结构及性能的影响,得到的高效催化剂MoS2/Co-N-CN2不仅具有出过电位为180 m V的优异的析氢活性,同时在碱性环境中展现出良好的析氧性能,可作为析氢析氧双功能催化剂使用。本章中钴/氮-掺杂的多孔碳笼优异的导电性及独特的多孔结构,不仅加快了催化剂的电子传输速率,同时为MoS2纳米片的生长提供了“限域式”支撑,使其生成更多的活性位点终端S。本章研究表明MOFs不仅是理想的金属-碳氮导电材料的前驱体,同时作为纳米催化剂载体可以为纳米MoS2提供“限域”优势,该策略可以推广应用到其他的纳米催化剂的负载及生长的制备上。（3）设计碳包覆结构,形成多层次三维导电网络结构,抑制颗粒的团聚。上述电极材料的颗粒结构难以避免团聚问题,为解决颗粒团聚问题,本章引入具有卓越导电性的还原石墨烯片（r GO）。同时通过设计碳包覆结构,有效提高其导电率和稳定性。MoP微晶、碳球和r GO片三者相互关联,构成多层次的三维网络结构,该结构的构建不仅有效解决了MoP微晶及颗粒的团聚问题,更提供了丰富导电通路,极大的提高了电子传输速率,有效促进催化反应的进行。制备的催化剂MoP/C-r GO复合片在酸性和碱性条件下分别展现出Tafel斜率为69 m V dec-1和87 m V dec-1优异的催化活性。另外碳包覆结构使其作为锂离子电池的负极材料时,展现出杰出的循环稳定性,即使在第100个循环周期后,电极的放电/充电比容量依然达到643.7/628.7 m A h g-1。（4）构建三元异质体系,发挥协同效应。采用原位生长的方式将MOFs生长于聚丙烯腈（PAN）静电纺纳米纤维表面,经过预氧化及硫化过程可得到具有独特的皮芯结构的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维。具有优异导电性的碳纤维上均匀的生长着MoS2/Co9S8纳米颗粒,这种结构极大的提高电子传输的速率,有利于电解质的快速扩散和产物气体的释放,从而提高催化剂的催化效率。三元异质体系的构建不仅兼备了单独活性组分的特质,同时发挥了异质协同效应,从而使制备的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维展现出优异的析氢性能和析氧性能,可作为高效双功能催化剂。（5）金属镍掺杂磷化钼,制备柔性一体式自支撑电极。通过简单的“一锅法”实现Ni/Mo共掺杂聚多巴胺在碳布基底上的负载,结合高温磷化得到镍掺杂磷化钼/碳球/碳布（Ni-MoP@C/CC）自支撑电极。结果证明,镍掺杂有效提高了电极材料的电化学活性面积,提高其电导率。制备的柔性催化剂可以直接作为电极进行使用,在酸性和碱性环境下均展现出高效的催化效率,Tafel斜率分别可以达到63 m V dec-1和72 m V dec-1,在同类催化剂中具有很大的优势。另外,研究表明镍掺杂镍掺杂改性可以成功提升磷化钼的电化学性能,该方法有望扩展应用到其他过渡金属化合物的改性设计中。
李晓荫[2]（2021）在《磷化钼基复合纳米材料的制备及其电化学性能研究》文中指出随着煤、石油等化石燃料燃烧产生的碳质物质排放,环境污染问题日趋严重,发展可持续的清洁能源引起人们的广泛关注。氢气由于燃烧产物清洁无污染,且具有较高的能量密度,是最有前途的能量载体之一。而电解水制备氢气已被公认为是产生氢能的有效方法。目前,铂等贵金属催化剂由于其高效率被广泛用作电解水制氢工艺中的催化剂材料。考虑到贵金属较低的地球储量和高昂的制备成本,开发具有成本效益和高性能的非贵金属电解水催化剂具有重要的实际应用价值。磷化钼由于具有电子结构与铂类似、高催化活性和成本低等优点,在电化学析氢催化方面具有广阔的前景;但是,活性位点不足和导电性差等导致其催化效率仍远低于铂。本文针对磷化钼的上述缺点,以获得高效的电解水析氢催化剂为目标,开展了磷化钼基复合纳米材料的制备、结构调控和电化学性能研究,取得的研究成果如下:（1）结合水热法和磷化处理,在碳布衬底上制备了 CoP-Mo3P复合纳米材料。导电性优良的碳布的引入避免了聚合物粘合剂的使用,降低了 CoP-Mo3P/CC复合材料的串联电阻。同时,Mo和Co原子的协同作用改善了材料的电学性质,相较于纯的磷化钼,复合材料在1 MKOH介质中达到10mA·cm-2的电流密度仅需要150 mV的过电位,Tafel斜率值为78.1 mV·dec-1,表现出优良的电催化活性。同时,经过1000次循环后,电位几乎没有变化,具有长时间的稳定性。（2）在泡沫镍基底上制备了 Ni2P-MoP2复合纳米材料。泡沫镍的三维网络状结构使得复合材料具有更大的电化学活性表面积,Ni2P与MoP2的复合也降低了复合材料的电荷转移电阻,加速了传质过程。比纯的磷化钼优异,具有更高的催化析氢活性:10mA·cm-2电流密度时对应的过电位为96 mV,相应的Tafel斜率值为77.8 mV·dec-1。（3）以碳布负载的NiS-MoS2异质纳米片阵列为模板,经高温磷化处理制备了 Ni2P-MoNiP2异质纳米片阵列。该异质催化剂在0.5 M H2SO4介质中达到10 mA·cm-2的电流密度仅需要74 mV的过电位,Tafel斜率值为63 mV·dec-1,这主要归功于Ni2P和MoNiP2两种材料的协同效应,同时碳布的引入也使得复合材料的导电性得到改善,加速了电荷的传质;以此为电极材料制作的水电解析氢阴极表现出良好的稳定性和耐久性。
王家信[3]（2021）在《金属掺杂Y分子筛阴极材料的制备及MEC电催化析氢性能》文中研究表明近年来,世界各地化石能源由于被大量消耗,余量不足,环境污染加剧,能源需求日益增长等状况,让绿色能源的寻求变得更加迫切。绿色氢能由于其本身的诸多优势赢得了很多研究者的重视。氢气制取方式有很多,其中微生物电解池由于其绿色友好的制氢特点备受关注。微生物电解池（MEC）是近年来发展起来的潜在的可持续性的新技术,其原理是利用微生物的代谢过程分解多种有机物转化为氢气,从而回收电能或氢能。阴极催化剂的选择是MEC体系重要的一部分,理想的阴极催化剂应具有高催化活性、低成本等优点。交联网状Y分子筛比表面积较高、孔道短、含有一定的空腔结构,负载催化剂时利于金属活性组分的分散与有效负载,并且可以提高局部反应物浓度,达到快速反应效果。本论文结合软硬模板的优势,以碳微球为核、PVP为胶粘剂、纳米Y分子筛为外部壳层制备出了交联网状Y分子筛（Ya）。结果表明,当m（PVP）:m（CSs）=16%,m（CSs@PVP@Y）:V（gel）=1:20,晶化时间为12 h时,合成的交联网状Y分子筛结晶度最好,形貌为球状结构且高度分散,内部有交联网状的空腔,孔径尺寸主要分布在3.8 nm和8-10 nm。利用后浸渍法,以交联网状Y分子筛为载体,Cu-Ce双金属为活性组分,制备了Cu-Ce-Ya复合材料,通过系列电化学表征表明,当铈含量为总金属活性物含量36%时,（Cu-Ce-Ya-2）的LSV电流响应值(36.2 A·m-2)远大于CP（碳纸）阴极(25.2A·m-2),稍逊于Pt/C(42.7 A·m-2)阴极,其Tafel斜率(46.60 m V·dec-1)远小于CP阴极,表明Cu-Ce-Ya-2复合材料有较快的电荷传递速率;当样品用于MEC时,电流密度16.73 A·m-2,所产气体中H2占比71.05%,产氢效率0.264±0.01 m3·m-3·d-1,远超CP阴极。虽稍逊于Pt/C阴极产氢,但显示了较好的催化析氢性能。为简化操作步骤,提高工作效率,减少原料浪费,提高复合材料的制备的成功率。采用原位合成法得到了Ni-Y分子筛复合材料和Cex-Niy-Y分子筛复合材料,并将其应用于MEC产氢。结果表明:当晶化时间为12 h时,硅铝比n（Si O2）:n（Al2O3）=16,镍添加量为n（Si O2）:n（Ni O）=15时,得到的Ni-Y分子筛结晶度最高,形貌为球状颗粒,均匀分散;总比表面积为467.7 m2·g-1,总孔体积为0.255 cm3·g-1。电化学测试结果表明Ni-Y分子筛催化剂表现出较优的析氢活性,塔菲尔斜率为44.40 m V·dec-1,MEC的产气量为23.5±1.12 m L,氢气含量占比为70.72%。由于双金属催化剂中两种金属的相互影响,其电子结构及化学性质异于单金属催化剂,将表现出较单金属催化剂更优越的性能。故在此基础上添加金属铈,制备了Cex-Niy-Y分子筛复合材料。并对Ni、Ce摩尔比探讨,当n（Ce）:n（Ni）=0.1时制备得到的Ce0.1-Ni-Y分子筛结晶度最高,金属Ni在Ce的作用下更为分散,电催化活性最优。与相同方法制备的Ni-Y(最高电流密度35.0 A·m-2、Tafel斜率44.4 m V·dec-1和电化学活性面积32.75 cm-2)相比,Ce的引入使得Ce0.1-Ni-Y阴极材料的电化学性能有了明显的提高,其峰值电流密度为39.8 A·m-2,Tafel斜率为40.81 m V·dec-1,ECSA为51.5 cm-2。为了揭示Ce对析氢活性的影响,通过对样品的电化学表征和物理化学性质表征进行分析。发现铈的引入使镍和铈之间产生了强烈的电子相互作用,并使电化学活性位点增多。此外,分子筛的多维孔结构为分子的扩散提供了极大的便利,也有利于分子筛的整体析氢性能。MEC催化析氢结果表明,Ce0.1-Ni-Y阴极材料的产气量为31.2±1.51 m L,氢产率为0.312±0.013 m3·m-3·d-1,氢气含量占比为76.14%,优于Ni-Y分子筛阴极析氢（70.72%）,与Pt/C析氢结果相近,进一步说明Ce0.1-Ni-Y具有优异的电催化析氢性能。同时,Ce0.1-Ni-Y的甲烷生成速率较慢,在长时间的运行中保持了稳定的氢气产率和纯度。这种以Y分子筛为载体,添加Ni-Ce为活性组分来调节催化剂的电子和结构性质的简便合成方法,有望为MEC废水制氢的进一步应用研究提供理论和技术支持。
杜佳峰[4]（2021）在《二硫化钼基电催化剂的设计合成及产氢性能研究》文中指出化石燃料的消耗不断加剧着环境污染问题,引起国际能源局势紧张,开发清洁、可再生能源替代化石燃料急需提上日程。氢气来源广泛,循环可再生,燃烧热值高且零污染,是未来可再生能源中最理想的能源载体之一,能够被开发用于应对日益严重的能源和环境危机。在目前已知的无化石燃料的制氢途径中,电解水析氢反应具有更清洁、更高效的优势。广泛利用地球上储备丰富的水资源来生产清洁无污染的氢能,成为目前备受关注的制氢途径。然而,电解水制氢的成本高,目前性能最优越的铂基贵金属析氢反应催化剂成本高昂、地球储备量少,极大地限制了电解水制氢的进一步工业化发展。目前的突破点之一在于开发地球储量丰富、价格低廉的高活性高稳定的非贵金属析氢反应电催化剂。二硫化钼（MoS2）具有接近于铂的氢吸附自由能,能够在强酸环境下稳定存在,且成本低、储量丰富,被认为是最有可能取代铂的非贵金属催化剂。目前的研究普遍认为MoS2的活性位点位于边缘位置,且由于MoS2的二维类石墨烯结构和半导体特性,导致其饱受活性位点难于暴露和导电性弱等问题的困扰,限制了其电催化性能的提升。因此,针对MoS2的活性位点有限、弱导电性等缺点,本论文在团队前期开发的亚氧化钛-二硫化钼（Ti4O7-MoS2）催化剂的基础上,采取一系列策略对催化剂进行设计构筑,通过增加催化活性位点的数量,扩大有效反应面积,调节相结构,提高电荷的注入和迁移速率,提高催化剂的稳定性等措施,优化制备高活性MoS2基电解水析氢催化剂。主要研究内容如下:（1）采用简单的水热合成方法,制备了氮化碳-亚氧化钛-二硫化钼复合催化剂（C3N4-Ti4O7-MoS2）,考察了氮化碳（C3N4）的添加对电催化剂结构和析氢性能的影响,详细讨论了催化剂中不同物种间的相互作用和协同效应。研究结果表明,与C3N4和Ti4O7复合后,在不影响MoS2形态的前提下,复合催化剂获得了更多的活性位点和界面电荷重分布,有适度的表面氢吸附动力学和更优的稳定性,因此表现出显着改善的电催化析氢活性,即过电势在10 mA·cm–2时为251 mV,塔菲尔斜率为54 mV·dec–1,相较于MoS2的催化活性有较大的提升。另外,C3N4和Ti4O7引入后的界面效应使复合催化剂历经长长时间的析氢反应后仍保持稳定的催化性能。（2）采用简单的水热方法原位制备1T-2H混合相MoS2,并向其中引入碳量子点（CQDs）和Ti4O7,构建了碳量子点-亚氧化钛-二硫化钼纳米复合催化剂（CQDs-Ti4O7-MoS2）,详细讨论了不同组分间的化学键对复合催化剂析氢性能的促进机制。研究结果表明,表面富氧基团的CQDs加剧了MoS2中硫层的相对位移,获得了1T相占比更大的混合相MoS2,1T相的存在使复合催化剂展现出更好的导电性和催化性能。此外,CQDs丰富的含氧基团与MoS2结合,通过形成分子间化学键,促进了界面间的电荷转移,改善了MoS2导电性弱的缺陷。CQDs的引入同时也为MoS2惰性基面引入更多活性位点,使得复合电催化剂与纯MoS2相比表现出更优的电催化产氢活性。电化学测试结果显示,CQDs-Ti4O7-MoS2复合催化剂的过电势在10 mA·cm–2为241 mV,塔菲尔斜率为48mV·dec–1,交换电流密度达到5.31μA·cm–2,实现了更高效的电催化析氢过程。此外,CQDs和Ti4O7有效地稳固了MoS2的相态,在长达50 h的连续测试和10000次的CV循环测试后复合催化剂的性能退化几乎忽略不计,具有优异的稳定性。（3）采用预处理水热方法,利用氮掺杂碳量子点（NCQDs）原位修饰亚氧化钛-二硫化钼（NCQDs-Ti4O7-MoS2）,制备出了更高效的复合电催化剂,详细讨论了NCQDs的引入对复合催化剂产氢性能的促进机制,探究了NCQDs的多重功能性作用。研究结果表明,体系中的NCQDs能够调控催化剂的结构,改善了催化剂的晶体尺寸,并向MoS2基面引入更多的缺陷,提高了电解水析氢效率。此外,CQDs及表面氮杂位点还可以调谐催化剂的表面电子结构,作为电子传输通道,加速催化剂的电子迁移和传质过程。同时,NCQDs与MoS2之间的强相互作用提高了催化剂的耐受性。电化学测试结果显示,复合催化剂的起始过电位为162 mV,过电势在10 mA·cm–2只需218 mV,塔菲尔斜率为46 mV·dec-1,且历经长达10000次的CV循环和30 h的耐久性测试仍能维持优异的析氢稳定性,表明复合催化剂具有优异的电催化析氢性能。
封苏阳[5]（2021）在《硫掺杂镍钼催化剂的制备以及电解水性能的研究》文中研究表明氢能被誉为一种非常有前途的“二次能源”。目前,贵金属具有高效的催化活性,但由于其储量、价格等原因,限制了其大规模的工业应用。从设计和开发高效的非贵金属催化剂这个基本点出发,本论文的主要内容可以归纳以下几个方面:（1）利用旋转圆盘电极（RDE）构建稳态扩散并采用Koutechy-Levich方程对S5-40 doped Ni以及S5-40 doped Ni4Mo沉积动力学进行分析。确定了S5-40 doped Ni以及S5-40 doped Ni4Mo电沉积的速控步骤为电化学和扩散控制。探明了浓度对S20 doped Ni以及S5-40 doped Ni4Mo沉积动力学行为的影响,浓度均达到20 mmol/L时具有最高的扩散系数（D）,促进其在溶液中的扩散,增加反应速率常数（k）。（2）S20 doped Ni/CF电极的制备及性能方面的研究,采用泡沫铜基体（CF）采用一步电沉积方法制备。在1.0 M KOH体系中,对其析氧反应（Oxygen Evolution Reaction,OER）,析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction,HER）以及电解水性能分析,此材料均表现出良好的活性在10 m A cm-2时,过电位和电解水电压分别是376 m V,-146 m V和1.73 V并且经过60 h析氢、析氧稳定性测试无明显衰减。（3）在S20 doped Ni/CF的基础上,进一步引入Mo元素,实现在Ethaline中Ni,Mo,S三元化合物共沉积得到S20 doped Ni4Mo/CF电极。Mo元素的引入与Ni形成Ni4Mo合金明显提高催化剂的导电性,在10 m A cm-2下的析氢,析氧过电位以及全解水电压为-128 m V,140 m V和1.595 V,产氢率达到99.1%并且经过60 h析氢、析氧和全解水稳定性测试电位仅仅有27.3 m V,22 m V和15 m V的提高。同时探究电解60 h后阴,阳极电极表面的物相变化,而且再次测试析氢析氧性能都有不同程度的提高。根据热力学阿伦尼乌斯公式计算S20doped Ni4Mo/CF以及Ni4Mo/CF的活化能Ea分别是16.24 k J mol-1和18.54 k J mol-1,说明硫的掺杂具有降低反应活化能的作用,提高催化效率。最后分析尿素氧化对析氧性能的影响,在1.8 V vs.RHE析氧性能提高141.1%。综上所述,制备的S20 doped Ni4Mo/CF催化剂具有高效的催化活性,为提高过渡金属硫化物的电解水制氢性能提供了崭新的思路。
张杰[6]（2021）在《镍基复合阴极材料的制备及其析氢性能研究》文中研究说明目前,由于大量化石燃料在空气中焚烧造成了能源危机和环境污染等问题日益严重,氢能作为一种纯净无污染的可再生动力能源载体备受关注。微生物电解池（MECs）是近些年兴起的利用微生物氧化废水中的有机质并在阴极产生氢气的一种制氢技术。传统的阴极催化剂为Pt,Pd,Rh等,因为其获得成本价钱昂贵且易在废水条件下中毒降低活性,使其应用仅限于实验室探索阶段。因此,探索一种低成本且高活性的阴极材料至关重要。本文主要研究了MEC阴极催化剂,以碳纸（CP）为基底材料,通过脉冲伏安电沉积法,使Ni/Mo/Cu沉积于碳纸上;采用原位化学还原法,使Ni还原并原位生长到石墨相氮化碳（g-C3N4）上,然后将复合物滴涂于CP上,制得Ni（OH）2/Ni/g-C3N4/C复合物。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、BET测试对材料进行物理表征,为了进一步探讨析氢反应（HER）机理,线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）、塔菲尔图（Tafel）、计时电流法（CA）和计时电流法（CP）对其进行电化学测试,最后对其进行MEC产氢测试。1.电脉冲法制备Ni/Mo/Cu/C电极及其产氢性能研究采用常规脉冲伏安法电沉积Ni/Mo/Cu到碳纸基底上,制得Ni/Mo/Cu/C电极。SEM图显示Ni/Mo/Cu/C电极表面为几百纳米的球状颗粒堆叠,与Ni/C及Ni/Mo/C电极相比,这种结构可能增加更多活性位点并增大电极的比表面积,使得Ni/Mo/Cu/C电极能够更充分地接触电解液,显着提高其析氢性能。EDS结果表明,样品中Ni、Mo和Cu原子百分比分别为22.03%,15.5%和3.07%。XPS结果表明,Ni/Mo/Cu/C电极上Ni,Mo,Cu元素的共存,且其中Cu0与Cu2+的比例分别为63.77%和27.23%,Mo4+与Mo6+的比例为2:1。XRD谱图显示Ni/Mo/Cu/C电极中,Ni与Cu为典型的立方结构晶体特征,而Mo为非晶型结构。LSV、CA和CP测试结果表明,Ni/Mo/Cu/C电极的析氢过电位小,稳定性优良。EIS测试表明其电荷转移电阻Rct（4.6Ω）和等效串联电阻Rs（16.4Ω）均比Pt网小,其电子传递速率最快,传质阻抗最低。Tafel曲线测试表明其Tafel斜率为23.87 m V·dec-1,具有最好的析氢动力学,且Ni/Mo/Cu/C电极上的HER过程遵循Volmer-Tafel反应路径,反应的速度决定步骤为Tafel反应。MEC产氢测试中,其产气量为18.3 m L,其中H2占93.7%,经计算所得Ni/Mo/Cu/C电极的Rcat、RH2、QH2、ηw、ηw+s和FE分别为7.89%、208.47%、0.171 m3-H2·m-3·d-1、16.70%、18.85%和64.18%,均高于Pt阴极。2.原位化学还原制备Ni（OH）2/Ni/g-C3N4/C电极及其产氢性能研究通过原位化学还原法使Ni还原并原位生长到g-C3N4上,然后将其负载于碳纸上,制备得Ni（OH）2/Ni/g-C3N4/C电极。SEM图显示Ni（OH）2和Ni颗粒交错分布于g-C3N4内部的二维层状结构间,呈花状纳米团簇状,比g-C3N4表面的片层堆积现象有所降低,这一特点有利于HER,并促进氢原子的扩散。XRD谱图显示存在g-C3N4,Ni（OH）2及Ni的特征衍射峰。XPS结果证明了Ni2+,Ni0+及C,N元素的存在,有力支持了Ni（OH）2和Ni颗粒被嵌入到g-C3N4中这一结果。BET测试显示Ni（OH）2/Ni/g-C3N4的比表面积为72.38 m2·g-1,而g-C3N4的比表面积为39.53 m2·g-1,说明了Ni（OH）2/Ni/g-C3N4的比表面积比g-C3N4更大,故其吸附活性更好。LSV测试表明当Ni元素与g-C3N4的摩尔比为2:5,且在碳纸上的负载量为4 mg·cm-2时,Ni（OH）2/Ni/g-C3N4拥有最优良的电催化析氢活性。Tafel测试得到其塔菲尔斜率为44.3 m V·dec-1,略高于Pt网(45.81 m V·dec-1),表明其拥有较强的析氢动力学。CP图显示其拥有优异的电催化稳定性,因此该电极适于实际应用。MEC产氢测试表明,Ni（OH）2/Ni/g-C3N4的最大电流密度为16.75 A·m-2,产气量为16.5 m L,其中H2占90.32%,均优于Pt电极。
孟方友[7]（2021）在《高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用》文中认为随着化石能源储量日益减少,环境问题日益严重,迫切需要开发出一种清洁、可持续的能源代替传统的化石能源。氢能具有燃烧热值高、燃烧产物无污染、原料储存丰富等优点,被认为是传统化石能源的理想替代者。电解水制氢是一种高效可行的方法。但缓慢的动力学导致水分解电压高于理论电压,需要额外的能量。因此,在电解水中使用适当的催化剂降低过电位,提高能量转化效率具有重要意义。目前,贵金属催化剂的反应动力学最快、电流密度较大,例如Pt、RuO2、IrO2等贵金属,但其储量少、价格昂高,阻碍了其大规模商业化应用。开发一种廉价、稳定和储量丰富的非贵金属催化剂代替贵金属对于电催化制氢技术的应用推广意义重大。近年来,过渡金属及其化合物被用来代替贵金属,例如,氧化物、氮化物、硫化物和磷化物等。尤其是过渡金属磷化物具有类似氢化酶结构和良好的导电性等优点,被广大科研者广泛研究。在分析国内外非贵金属催化剂电解水的研究现状基础上,本文设计、制备及探究高效、低成本、稳定的过渡金属磷化物催化剂,并应用于电解水析氢反应和析氧反应。通过有效的策略调控过渡金属磷化物催化剂的催化活性和活性位点数目以获得高效电解水效率,可以极大推动电解水电化学技术的发展。具体研究内容和总结如下:（1）采用水热以及磷化的方法,在泡沫镍（NF）上原位生长三维（3D）花状二磷化钨（WP2）纳米线催化剂（WP2 NW/NF）。电化学性能测试表明,在1 M KOH溶液中,获得10 mA cm-2的电流密度,需要析氢和析氧过电位分别是130和311 mV,对应的Tafel斜率分别为94和67 mV dec-1。制备的催化剂分别作为两电极的阴极和阳极,全解水的电位是1.65 V。具有良好的稳定性,5000圈CV循环后,析氢和析氧的过电位增长率分别为5.3%和8.6%,催化剂的形貌和晶体结构保持很好。电化学阻抗谱分析,3D花状的WP2NW/NF催化剂具有较小阻抗,说明材料展现出较快的电荷转移动力学。此外,WP2 NW/NF催化剂表出优异的电催化性能,主要是3D纳米结构电催化剂（WP2 NW/NF）可以暴露丰富的活性位点,促进电解质渗透,从而缩短电子转移路径。（2）通过水热、低温磷化以及聚合的策略,成功的在泡沫镍上制备了具有自支撑功能的PANI/Ni2P复合催化剂（PANI/Ni2P-NF）。聚苯胺的氨基中氮原子具有孤对电子,可以有效地从水合离子中捕获质子氢（H+）形成质子化氨基,使质子氢（H+）在电极表面具有更高的正电荷密度,从而导致催化剂的快速动力学、低过电位和优越的催化性能。电化学性能显示,在0.5 M H2SO4中,析氢过电位仅需83 mV达到10 mA cm-2的电流密度,Tafel斜率为69 mV dec-1。5000圈CV循环后,催化剂的过电位仅增加4.6%。在恒电位下,长时间计时为100000 s,电流密度几乎不变,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗4.1Ω,证明PANI/Ni2P-NF复合催化剂具有良好的导电性和快速动力学。（3）采用水热、磷化及聚合的方法,成功合成具有自支撑功能的PANI/CoNiP复合催化剂（PANI/CoNiP-NF）。研究其电化学性能显示,在0.5 M H2SO4中,析氢过电位需要61 mV达到10mA cm2的电流密度,Tafel斜率为80 mV dec-1。5000圈CV循环后,催化剂的过电位仅增加4.9%。在恒电位下,长时间计时为86400 s,电流密度线几乎不变,催化剂的形貌、晶体结构和价态保持良好,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗3.7Ω,表明PANI/CoNiP-NF复合催化剂展现良好的导电性和较快的氢吸附动力学。密度泛函计算证明,通过引进第二金属原子优化催化剂的电子结构,使催化剂d电子中心远离费米能级,导致催化剂表面和氢原子之间的相互作用减弱,PANI/CoNiP-NF复合催化剂与氢原子之间的吸附能接近零,具有良好的催化性能。此外,PANI/CoNiP-NF复合催化剂中聚苯胺的氨基中氮原子有孤对电子,有效捕捉电解液中的质子氢（H+）形成质子化氨基,使催化剂表面正电荷密度高于水合离子,使质子更容易从阴极接受电子,从而降低过电位。（4）采用原位磷化策略,在碳布上成功制备了 N掺杂CoP催化剂（N-CoP/CC）。利用尿素在高温分解出NH3作为氮源,将电负性较大的非金属氮原子的引入CoP,优化CoP的电子结构。电化学测试表明,在0.5 M H2SO4和1 M KOH电解质中具有析氢优异的催化性能,达到10 mA cm-2的电流密度需要过电位分别为27和64 mV,对应的Tafel斜率为58和67 mV dec.1;在1 M KOH碱性电解质中具有析氧优异的催化性能,实现10 mA cm-2的电流密度需要的过电位为247 mV,Tafel斜率为55 mV dec-1。制备的N-CoP/CC催化剂分别作为阴极和阳极,电解水需要的电位为1.47 V,低于商业的铂碳（Pt/C）和二氧化钌（RuO2）分别作为阴极和阳极电解水需要的电位。5000圈CV循环后,在0.5 MH2SO4和1 MKOH析氢,催化剂的过电位增加分别为1.3%和7.8%;在1 M KOH析氧,催化剂的过电位增加4.2%。在10 mA cm-2恒电流密度下,催化剂保持长时间催化活性为100000 s,催化的形貌和晶体结构保持良好,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗3.6Ω,材料展现出较快的电荷转移动力学。理论计算证明,氮原子掺杂了 CoP,d电子中心远离费米能级,使催化剂的表面与氢原子之间的相互作用减弱,促进催化剂对氢的吸附和脱附平衡,具有良好的催化性能。（5）通过自组装策略,成功合成氮和磷共掺杂多孔碳包覆Ni2P纳米颗粒催化剂（Ni2P@N,P-C）。利用磷含量高的植酸中富含的PO4基团和金属离子络合,在适当反应温度下会热解制备磷化物,同时形成磷和氮共掺杂碳包覆催化剂。电化学性能显示,在1 M KOH碱性电解质中具有析氢和析氧优异的催化性能,实现10 mA cm-2的电流密度需要过电位分别是98和300 mV。制备的催化剂分别作为阴极和阳极,全解水的电位是1.72 V。具有良好的稳定性,循环3000圈后,极化电位没有明显下降,催化剂的形貌没有明显变化。阻抗谱分析,材料展现出较快的电荷转移动力学。氮和磷非金属元素掺杂碳,活化碳的电子结构,提高催化活性。碳基材料包覆着Ni2P,增强催化剂的导电性,从而导致催化剂具有良好的性能。
李秋菊[8]（2021）在《间隙硼化物析氢催化剂的合成与活性规律研究》文中研究说明电催化水裂解技术是将风能、太阳能等可再生能源转化为绿色氢气的主要策略,可以有效地解决可再生能源的不稳定性和不连续性问题,从而实现可再生能源的存储与运输。但是,电催化水裂解包含的两个半反应在热力学和动力学上都难以自发进行,通常需要贵金属材料（如Pt、Ir Ox）作为高效催化剂,在成本上不具备经济竞争力。为了最大程度降低成本,研究者们致力于开发高效、廉价、稳定的电解水催化剂。间隙硼化物具有优异的本征导电性、化学耐腐蚀性以及潜在的多功能催化活性,近年来成为电催化水裂解反应的新型催化材料。与其他过渡金属基催化剂（如硫化物、碳化物）相比,间隙硼化物在合成化学、元素组成、晶体结构和化学成键等方面表现出更加复杂的多样性,所以间隙硼化物的发展相对缓慢。此外,对间隙硼化物的结构-成键-催化性能关系等方面认识的缺乏,同样制约了间隙硼化物催化剂的发展。了解催化趋势能够对先进催化剂的预测以及设计合成提供理性的指导。本论文以研究间隙硼化物的催化活性规律为目的,采用固相复分解反应选择性合成了一系列间隙硼化物,并结合DFT理论计算与实验,对它们的晶体结构、电子结构和催化性能之间的联系进行了阐释。本论文的主要研究内容如下:一、我们结合DFT理论计算和实验,对12种含“硼烯”亚结构单元间隙二硼化物的电子结构和水裂解析氢催化性能进行了系统研究,揭示了从IV B族到VIII族间隙二硼化物催化活性的周期性变化规律。计算结果发现,间隙二硼化物的理论催化活性与d-能带中心呈现良好的线性相关关系,说明d-能带中心可以作为间隙二硼化物催化活性的可靠描述符。理论结果还预测,Ru B2具有适当的d-能带中心和高密度的催化活性位点,是潜在的高活性非Pt催化剂。进一步,我们通过固相复分解反应合成并测试了这12种间隙二硼化物,从实验上验证了间隙二硼化物的理论活性趋势,即VIII>VII B>VI B>V B>IV B族间隙二硼化物。实验结果还确认了Ru B2是一种具有类Pt活性的全p H范围析氢催化剂。Ru B2在酸性条件下仅需18 m V过电势即可达到10 m A cm-2电流密度,在碱性条件下甚至具有比Pt更好的HER活性,均可以稳定催化50小时以上。二、WB2是非贵金属间隙二硼化物中活性最好的,同时钨-硼间隙化合物包含了具有不同硼亚结构单元的多种晶相。鉴于WB2的非贵金属优势,进一步研究钨-硼间隙化合物作为HER催化剂具有重要意义。在固相复分解反应的基础上,我们加入适量的镁粉,选择性合成了四种不同晶相的钨-硼间隙化合物,包括W2B、WB、WB2和WB3。我们对多晶相钨-硼间隙化合物的晶体结构、电子结构和析氢催化活性进行了比较研究。晶体结构分析表明,随着硼含量的增加,硼连接模式从孤立硼原子演化为一维硼链和二维硼层网络。电催化测试结果显示,这些多晶相钨-硼间隙化合物在酸性和碱性溶液中均具有相依赖的水裂解析氢活性规律,即WB2>WB>W2B>WB3。这种活性趋势主要归功于金属W d轨道和B sp轨道杂化作用对电子结构的改变,从而影响了钨-硼间隙化合物的表面催化行为。
吉加鹏[9]（2021）在《单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究》文中指出单原子催化剂得益于百分之百的理论原子利用率、独特的配位结构和电子性质,以及相对统一的活性位点,在可再生能源转化领域被广泛研究。单原子催化研究的科学问题包括:（1）如何降低合成过程中金属原子的表面能,避免发生颗粒团聚;（2）如何调控活性位点结构和优化反应中间体结合能,提高催化性能。然而,目前国内外研究表明:精准制备和可放大合成难以兼顾,活性位点与反应中间体的结合能不理想,构效关系需要进一步优化和完善。针对上述问题,本论文以单原子/低核原子簇电催化剂在可再生能源转化领域的应用为出发点,提出了新型、温和的缺陷吸附-光还原法和低温气体迁移法,实现精准、可放大合成;同时设计了新型金属氧配位、双金属单原子和低核原子簇活性位点结构,优化其与反应中间体的结合能,探讨其构效关系。主要研究内容及结果如下:（1）发展了一种石墨烯/锐钛矿纳米晶阳离子缺陷吸附-光还原锚定铂低核原子簇的方法。球差电镜和同步辐射证明铂原子以二聚体的形式与锐钛矿上的氧原子配位,形成Pt2-O4-Tix微观结构。理论计算发现,在电场或光场作用下,部分电荷会从催化剂的体相转移到活性中心（Pt2-O4-Tix）,降低了电催化和光催化制氢反应限速步骤的能垒。合成的Pt-T/G催化剂具有优异的光/电催化产氢活性和稳定性。（2）发展了一种多壁碳纳米管表面含氧官能团吸附-光还原锚定铂单原子的方法。功能化多壁碳纳米管同时扮演着三种重要角色:（ⅰ）光照下还原铂离子的光电子发生器;（ⅱ）锚定铂离子的载体;（ⅲ）连接各活性位点的导电网络。球差电镜和同步辐射证明铂主要以单原子的形式存在,并且与多壁碳纳米管上的氧原子配位,形成Pt-O4-C微观结构。实验证明铂氧配位结构提升了铂单原子催化剂的质量活性和稳定性。（3）提出了 一种简易低温气体迁移法,以合成氧配位构型的过渡金属低核原子簇催化剂。球差电镜结果表明镍、钴、铁以低核原子簇的形式分散在MWCNT表面,同步辐射测试结果表明镍原子簇以五聚体的形式和四个氧原子配位,形成Ni5-O4-C微观结构。实验结果表明,合成的Ni-MWCNTs电催化剂在碱性条件下具有最出色的电解水析氧本征活性和稳定性。（4）提出了 一种协同热解-浸渍还原法,以合成铁/钴双金属单原子催化剂。球差电镜、同步辐射以及理论计算结果表明铁和钴以单原子的形式分散在氮掺杂的石墨烯表面,分别与三个氮原子配位并由一个氧原子桥接,形成N3Fe-O-CoN3双位点稳定结构。钴原子的引入使得Fe3d轨道分布更加均匀,降低了整体含氧中间体的结合能,氧桥键带来的氢键作用则稳定了*OH和*OOH,最终降低了氧还原和析氧反应的能垒。因此,合成的催化剂具有突出的双功能氧催化和二次锌空电池性能。（5）提出了 一种离子交换-熔融盐模板法,以合成氮掺杂多孔石墨烯基低核镍原子簇催化剂。球差电镜和同步辐射测试证明镍以六聚体原子簇的形式分散在氮掺杂的石墨烯骨架中,和氮、碳原子配位形成Ni6-N/C微观结构。合成的催化剂作为锂硫电池的正极宿主材料具备多种优异的功能:选择性吸附易溶的Li2Sx（4≤x≤8）;加速活性位点上的液固相转换;加速多硫化锂转化动力学,减少其与电解液接触时间,抑制穿梭效应。
孟凯[10]（2021）在《氮化钒负载的水电解催化剂的合成及其催化性能研究》文中指出随着能源危机的加剧和全球环境的逐渐恶化,寻找一种清洁、可持续的替代能源成为了实现社会可持续发展的关键。氢能是一种绿色能源,具有质量轻、热值高、来源丰富和可再生等特点,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。电解水产氢技术作为最有前景的制氢手段,能够使水通过电化学反应催化分解产生高纯的氢气。在此过程中,电催化剂的选用直接影响了催化反应的效率和稳定性。在很多电催化体系中,碳系材料由于其高比表面积和良好的导电性,常用于负载催化剂。但在电催化水分解反应条件下,碳系材料易发生腐蚀,造成催化剂脱落、团聚,限制电解水的性能。过渡金属氮化物凭借较强的抗腐蚀能力、高电导率以及优异的物理和化学稳定性,有望成为一种新兴的电催化剂载体。但这类化合物的比表面积和孔结构远不及碳系材料,限制了实际的应用。本论文以氮化钒（VN）为研究主体,设计制备了高比表面积和具有介孔结构的氮化钒,并对其作为催化剂载体在电催化水分解中的应用前景进行了探索。主要研究内容如下:（1）针对普鲁士蓝类似物（Prussian blue analogues,PBAs）催化析氧性能受导电性制约的问题,通过共沉淀法将钴铁普鲁士蓝（CoFe-PBAs）成功包覆在氮化钒颗粒表面。CoFe-PBAs/VN相比于CoFe-PBAs表现出明显提高的析氧反应催化活性（10 mA·cm-2的过电位为290 mV,Tafel斜率为39.72 mV·dec-1）和稳定性,优于大部分PBAs及其衍生材料。CoFe-PBAs包覆层和内部VN的紧密接触有效提高了负载催化剂的导电能力。催化剂和载体之间的电子相互作用有效地调制了 CoFe-PBAs的电子结构,增加了 Co2+活性位点在催化剂中的比例。本工作为提升PBAs电催化析氧性能的研究提供了新的思路。（2）为 了提升磷化镍（Ni2P）的析氢反应（Hydrogen evolution reaction,HER）催化性能,通过水热法和磷化处理,分别在氮掺杂石墨烯（N-RGO）、碳黑、碳纳米管（CNTs）和VN上负载Ni2P颗粒。N-RGO负载的超细Ni2P表现出明显提升的催化活性（10 mA·cm-2的过电位为144 mV,Tafel斜率93.1 mV·dec-1）。N-RGO载体的高比表面积（450.60 m2·g-1）有效减轻了 Ni2P颗粒的团聚,使其平均粒径减小至2.94 nm。N掺杂使碳系载体和催化剂之间发生电子相互作用,提高了 Ni2P中Ni2+的比例,促进了 H+在催化剂表面的吸附动力学。VN载体促进了 Ni2P的HER催化反应动力学并增强了负载催化剂的稳定性,但其低比表面积造成Ni2P发生严重的团聚,导致表观催化活性降低。通过四种负载催化剂的对比,分析了载体比表面积、电导率以及载体与负载材料间相互作用对催化性能的影响,并为VN载体的优化提供了参考价值。（3）针对VN载体比表面积低的问题,采用软模板法成功制备了高比表面积的氮化钒（VN（CTAB））并用于负载二硫化钼（MoS2）纳米片,开创性地报道了 VN载体在电催化HER中的应用。与MoS2相比,负载催化剂MoS2-VN（CTAB）具有更低的析氢过电位（180mV达到10 mA·cm-2）和Tafel斜率（53.31 mV·dec-1）,并表现出优异的稳定性。除了 VN 的高电导率（106 S·m-1）和化学稳定性对性能的提升,负载的MoS2还具有更大的层间距和额外的缺陷结构,增加了 HER催化活性位点数量。催化剂和载体的相互作用降低了 MoS2中Mo和S的氧化态,促进了反应中的电子转移。本工作证明,通过合理的结构设计,VN能够作为一种高效的电催化剂载体,在电催化水分解中具有较好的应用价值。（4）为继续改进VN材料,提高负载催化剂的性能,对原合成方法进行了优化,采用十六烷基三甲基溴化铵（Cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB）和十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate,SDS）作为混合模板制备得到介孔氮化钒（VN（CS））。该材料比表面积达到172.48m2·g-1,超过目前报道的其他VN材料。以VN（CS）为载体负载P掺杂的MoS2（P-MoS2-VN（CS））,实现了MoS2纳米片的均匀分散。该材料在0.5 M H2SO4溶液中表现出更为优异的HER催化活性（10 mA·cm-2的过电位为155 mV,Tafel斜率为58.35 mV·dec-1）和稳定性。理论计算表明,VN（CS）载体和P掺杂共同调制了 MoS2的电子结构,优化了 MoS2边缘活性位点的氢吸附能,提高了体系在费米能级附近的占据态,因而实现了催化活性和电导率的提高。本工作优化了 VN载体的结构,并通过理论计算揭示P掺杂和VN载体对催化剂的作用机理,为其他非碳载体,特别是过渡金属氮化物在电催化领域的应用,提供了一定的理论依据和方法参考。
二、催化析氢活性阴极设计、制备与表征（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、催化析氢活性阴极设计、制备与表征（论文提纲范文）
（1）二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢能的制备技术 |
| 1.2.1 蒸汽重整技术 |
| 1.2.2 生物制氢 |
| 1.2.3 辐解制氢 |
| 1.2.4 光催化制氢 |
| 1.2.5 热解水制氢 |
| 1.2.6 电解水制氢 |
| 1.3 电解水技术的发展及原理 |
| 1.3.1 电解水制氢基本原理 |
| 1.4 电解水催化剂的分类 |
| 1.4.1 贵金属催化剂 |
| 1.4.2 非金属催化剂 |
| 1.4.3 过渡金属化合物 |
| 1.5 催化剂设计要求及性能调控策略 |
| 1.5.1 电催化剂的设计要求 |
| 1.5.2 催化剂的性能调控策略 |
| 1.6 本论文的选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 MoS_2-MoO_3复合纳米球的构建及电催化析氢性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 催化剂的制备过程 |
| 2.2.4 材料的表征 |
| 2.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 升温速率的影响 |
| 2.3.2 硫化时间的影响 |
| 2.3.3 电催化性能研究 |
| 2.3.4 合成机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 MoS_2在Co-N共掺杂碳笼的限域式生长及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 催化剂的制备过程 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂碳化前驱体AM/ZIF-67_n的结构表征 |
| 3.3.2 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的形貌表征 |
| 3.3.3 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的晶型及多孔结构分析 |
| 3.3.4 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n元素组成及价态分析 |
| 3.3.5 碳化温度对催化剂MoS_2/Co-N-CN_2的影响 |
| 3.3.6 电催化性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 构建多层次三维结构的MoP/C-RGO复合片及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 催化剂的制备过程 |
| 4.2.4 材料的表征 |
| 4.2.5 电催化性能测试 |
| 4.2.6 电池性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Mo-PDA纳米花及在石墨烯片GO上的生长 |
| 4.3.2 MoP/C纳米球及MoP/C-rGO复合纳米片的结构分析 |
| 4.3.3 催化析氢性能研究 |
| 4.3.4 锂电储能性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三元异质MoS_2/C@Co_9S_8皮芯纳米纤维的制备及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 催化剂的制备过程 |
| 5.2.4 材料的表征 |
| 5.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 金属有机框架ZIF-67在PAN纤维上的生长 |
| 5.3.2 C@Co_3O_4皮芯纳米纤维的表征 |
| 5.3.3 MoS_2/C@Co_9S_8-n纳米纤维的形貌及结构分析 |
| 5.3.4 MoS_2/C@Co_9S_8复合纳米纤维电催化析氢性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 柔性自支撑电极Ni-MoP@C/CC的制备及电催化析氢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验药品 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 催化剂的制备过程 |
| 6.2.4 材料的表征 |
| 6.2.5 电化学性能测试方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Ni-Mo共掺杂对PDA聚合的影响 |
| 6.3.2 电极Ni-MoP@C/CC的结构表征 |
| 6.3.3 电极Ni-MoP@C/CC的电催化性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 主要结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录:作者在攻读博士学位期间的成果 |
（2）磷化钼基复合纳米材料的制备及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 析氢反应概述 |
| 1.2.1 析氢反应的机理 |
| 1.2.2 析氢反应催化剂的评价参数及其物理意义 |
| 1.3 过渡金属磷化物析氢催化剂概述 |
| 1.3.1 过渡金属磷化物的结构和理化性质 |
| 1.3.2 过渡金属磷化物中磷元素的作用 |
| 1.3.3 纳米结构过渡金属磷化物的合成 |
| 1.4 磷化钼及其复合材料在电催化析氢方面的研究现状 |
| 1.4.1 磷化钼在电催化析氢方面的研究现状 |
| 1.4.2 磷化钼基复合材料在电催化析氢方面的研究现状 |
| 1.5 本论文的选题背景和研究内容 |
| 第二章 材料制备及表征测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 原料与试剂 |
| 2.3 实验仪器 |
| 2.4 材料的形貌与结构表征 |
| 2.5 材料的电化学性能测试 |
| 2.5.1 电极的制备 |
| 2.5.2 电化学性能测试 |
| 第三章 碳布负载CoP-Mo_3P复合纳米材料的制备及其电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CoP-Mo_3P/CC复合纳米材料的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 CoP-Mo_3P/CC复合纳米材料的组成与结构 |
| 3.3.2 CoP-Mo_3P/CC复合纳米材料的电化学析氢性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 泡沫镍负载Ni_2P/MoP_2复合纳米材料的制备及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ni_2P-MoP_2/NF复合纳米材料的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ni_2P-MoP_2/NF复合纳米材料的组成与结构 |
| 4.3.2 Ni_2P-MoP_2/NF复合纳米材料的电化学析氢性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 碳布负载Ni_2P/MoNiP_2异质纳米片阵列的制备及其电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CC@Ni_2P/MoNiP_2 HNSAs的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CC@Ni_2P/MoNiP_2 HNSAs的形貌、组成与结构 |
| 5.3.2 CC@Ni_2P/MoNiP_2 HNSAs的电催化析氢性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（3）金属掺杂Y分子筛阴极材料的制备及MEC电催化析氢性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 微生物电解池 |
| 1.2.1 微生物电解池的工作原理 |
| 1.2.2 微生物电解池的优越性 |
| 1.3 微生物电解池阴极析氢材料的研究现状 |
| 1.4 分子筛简介 |
| 1.4.1 分子筛概述 |
| 1.4.2 Y分子筛合成方法 |
| 1.4.3 Y分子筛改性方法 |
| 1.5 选题目的及意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法及仪器 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 溶液配制 |
| 2.2.1 微量元素液 |
| 2.2.2 阳极液 |
| 2.3 样品表征及测试方法 |
| 2.3.1 X-Ray衍射(XRD)分析 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
| 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析 |
| 2.3.4 微电泳仪分析 |
| 2.3.5 N_2吸附-脱附分析 |
| 2.3.6 X射线光电子能谱仪(XPS)分析 |
| 2.3.7 电化学性能分析 |
| 2.3.8 气体分析 |
| 2.4 计算公式 |
| 2.4.1 相对结晶度计算 |
| 2.4.2 MEC性能评价参数计算 |
| 参考文献 |
| 第三章 交联网状Y分子筛的制备及合成因素分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 交联网状Y分子筛的制备 |
| 3.3 交联网状Y分子筛的表征 |
| 3.3.1 XRD表征 |
| 3.3.2 形貌表征 |
| 3.3.3 N_2吸附-脱附分析 |
| 3.4 交联网状Y分子筛的合成因素分析 |
| 3.4.1 晶化时间对纳米Y分子筛的影响 |
| 3.4.2 碳微球添加量对交联网状Y分子筛的影响 |
| 3.4.3 CSs@PVP@Y添加量对交联网状Y分子筛的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Cu-Ce金属掺杂交联网状Y分子筛复合材料的制备及MEC电催化析氢性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu-Ce-Ya复合材料的制备 |
| 4.3 Cu-Ce-Ya复合材料的表征 |
| 4.3.1 XRD表征 |
| 4.3.2 形貌表征 |
| 4.3.3 XPS表征 |
| 4.3.4 Cu-Ce-Ya复合材料的合成因素分析 |
| 4.4 Cu-Ce-Ya复合材料的电催化性能分析 |
| 4.4.1 线性扫描分析 |
| 4.4.2 塔菲尔分析 |
| 4.4.3 电化学活性面积及稳定性分析 |
| 4.4.4 产氢性能评价 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Ce-Ni金属掺杂Y分子筛复合材料的制备及MEC电催化析氢性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Ni-Y及 Ce_x-Ni_y-Y分子筛复合材料的制备及表征 |
| 5.2.1 Ni-Y及 Ce_x-Ni_y-Y分子筛复合材料的制备 |
| 5.2.2 XRD表征 |
| 5.2.3 形貌表征 |
| 5.2.4 N_2吸附-脱附分析 |
| 5.2.5 XPS表征 |
| 5.3 Ni-Y及 Ce_x-Ni_y-Y分子筛复合材料的合成因素分析 |
| 5.3.1 合成时间的影响 |
| 5.3.2 硅铝比的影响 |
| 5.3.3 Ni添加量的影响 |
| 5.3.4 Ce添加量的影响 |
| 5.4 Ni-Y及 Ce_x-Ni_y-Y分子筛复合材料的电催化性能评价 |
| 5.4.1 线性扫描分析 |
| 5.4.2 塔菲尔分析 |
| 5.4.3 电化学活性面积及稳定性分析 |
| 5.4.4 产氢性能评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）二硫化钼基电催化剂的设计合成及产氢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢能 |
| 1.3 电解水制氢 |
| 1.3.1 电解水反应及电催化剂 |
| 1.3.2 析氢反应的机理 |
| 1.3.3 析氢催化剂的特征参数 |
| 1.3.4 析氢催化剂的选择 |
| 1.4 二硫化钼基析氢反应电催化剂 |
| 1.4.1 二硫化钼的结构 |
| 1.4.2 二硫化钼的制备方法 |
| 1.4.3 二硫化钼的电催化析氢性能研究 |
| 1.5 选题思路及研究内容 |
| 1.5.1 选题思路 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 实验方法及表征手段 |
| 2.1 化学试剂及实验仪器 |
| 2.1.1 化学试剂及气体 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 表征手段和测试方法 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.3 X射线粉末衍射仪(XRD) |
| 2.2.4 拉曼光谱仪(Raman) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS) |
| 2.2.6 傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR) |
| 2.2.7 紫外可见吸收光谱仪(UV-vis) |
| 2.2.8 荧光光谱仪(PL) |
| 2.2.9 紫外灯 |
| 2.3 电催化析氢反应性能评价 |
| 2.3.1 工作电极的制备 |
| 2.3.2 电化学析氢性能测试方法 |
| 第3章 C_3N_4-Ti_4O_7-MoS_2复合催化剂的制备及其产氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 C3N4 的合成 |
| 3.2.2 C_3N_4-Ti_4O_7-MoS_2复合催化剂的合成 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂结构表征 |
| 3.3.2 电化学析氢性能评价 |
| 3.3.3 电催化析氢机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CQDs-Ti_4O_7-MoS_2复合催化剂的制备及其产氢性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 CQDs的合成 |
| 4.2.2 复合电催化剂CQDs-Ti_4O_7-MoS_2的合成 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂结构表征 |
| 4.3.2 电化学析氢性能评价 |
| 4.3.3 电催化析氢机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 NCQDs-Ti_4O_7-MoS_2复合催化剂的制备及其产氢性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 NCQDs的合成 |
| 5.2.2 复合电催化剂NCQDs-Ti_4O_7-MoS_2的合成 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂结构表征 |
| 5.3.2 电化学析氢性能评价 |
| 5.3.3 电催化析氢机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）硫掺杂镍钼催化剂的制备以及电解水性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电解水的基本原理 |
| 1.2.1 析氧反应 |
| 1.2.2 析氢反应 |
| 1.3 过渡金属电解水催化剂的研究 |
| 1.3.1 过渡金属硫化物 |
| 1.3.2 过渡金属硒化物 |
| 1.3.3 过渡金属氧化物 |
| 1.3.4 过渡金属氮化物 |
| 1.3.5 过渡金属炭化物 |
| 1.3.6 过渡金属磷化物 |
| 1.4 水裂解电催化剂的表面研究 |
| 1.5 电极界面优化 |
| 1.6 化学品辅助的电催化 |
| 1.7 本文研究意义、内容及创新点 |
| 1.7.1 研究意义 |
| 1.7.2 主要研究内容 |
| 1.7.3 创新点 |
| 第二章 实验材料与表征方法 |
| 2.1 实验试剂和实验仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料制备 |
| 2.2.1 电解液的配制以及基体的预处理 |
| 2.2.2 S_(0-40) doped Ni/CF电极的制备 |
| 2.2.3 S_(0-40) doped Ni_4Mo/CF电极的制备 |
| 2.3 电极材料物理表征 |
| 2.3.1 X-射线衍射分析 |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微镜和能谱分析 |
| 2.3.3 透射电子显微镜 |
| 2.3.4 拉曼光谱仪 |
| 2.3.5 X-射线光电子能谱 |
| 2.4 旋转圆盘电极 |
| 2.4.1 旋转圆盘电极的测试 |
| 2.4.2 旋转圆盘电极原理 |
| 2.5 电化学性能测试 |
| 2.5.1 电化学测试体系 |
| 2.5.2 线性扫描伏安法 |
| 2.5.3 循环伏安法 |
| 2.5.4 塔菲尔曲线 |
| 2.5.5 电化学阻抗 |
| 2.5.6 活性有效面积 |
| 2.5.7 稳定性测试 |
| 第三章 S doped Ni/CF电极的制备及电化学性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 硫脲的浓度对Ni的动力学参数的影响 |
| 3.2.2 电沉积的沉积库伦量对催化剂活性的影响 |
| 3.2.3 电沉积的沉积电位对催化剂活性的影响 |
| 3.2.4 电沉积的沉积温度对催化剂活性的影响 |
| 3.2.5 电沉积的掺杂硫浓度对催化剂活性的影响 |
| 3.2.6 电沉积的掺杂硫浓度对催化剂活性的影响 |
| 3.2.7 在泡沬铜基底上电沉积制备S_(20) doped Ni的表征与分析 |
| 3.2.8 电沉积S_(0-40) doped Ni/CF催化剂析氧性能的研究 |
| 3.2.9 电沉积S_(0-40) doped Ni/CF催化剂析氧性能的研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 S doped Ni_4Mo/CF电极的制备及电化学性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 硫脲的浓度对Ni_4Mo的动力学参数的影响 |
| 4.2.2 催化剂的结构表征 |
| 4.3 镍钼硫催化剂的析氧性能探究 |
| 4.4 S doped Ni_4Mo/CF催化剂催化性能分析 |
| 4.5 镍钼硫催化剂的析氢性能探究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 全解水性能以及尿素氧化的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 全解水性能研究 |
| 5.2.2 S_(20) doped Ni_4Mo/CF尿素辅助氧化性能研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士期间获得的成果 |
（6）镍基复合阴极材料的制备及其析氢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 微生物燃料电池 |
| 1.2.1 微生物燃料电池的工作原理 |
| 1.2.2 微生物燃料电池的研究现状 |
| 1.2.3 微生物燃料电池的应用前景 |
| 1.3 微生物电解池 |
| 1.3.1 微生物电解池的工作原理 |
| 1.3.2 微生物电解池的研究现状 |
| 1.3.3 微生物电解池的应用前景 |
| 1.4 本文研究思路及内容 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 实验及表征方法 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.1.1 试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 溶液配制 |
| 2.2.1 微量元素液 |
| 2.2.2 阳极液 |
| 2.3 细菌活化 |
| 2.4 实验材料处理 |
| 2.4.1 Pt网预处理 |
| 2.4.2 碳基材料预处理 |
| 2.5 电流测定及气体量测定 |
| 2.5.1 电流测定 |
| 2.5.2 气体量测定 |
| 2.6 电化学测试 |
| 2.6.1 线性扫描伏安法(LSV) |
| 2.6.2 塔菲尔测试(Tafel) |
| 2.6.3 计时电流法(CA) |
| 2.6.4 计时电位法(CP) |
| 2.6.5 电化学阻抗(EIS) |
| 2.7 表征 |
| 2.7.1 扫描电子显微分析(SEM) |
| 2.7.2 透射电子显微分析(TEM) |
| 2.7.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.7.4 N_2吸附-脱附曲线分析 |
| 2.7.5 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.7.6 气相色谱分析(GC) |
| 第三章 电脉冲法制备Ni/Mo/Cu/C电极及其析氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 药品 |
| 3.2.2 电镀液的制备 |
| 3.2.3 电极的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 电化学性能测试 |
| 3.3.2 MEC产氢性能测试 |
| 3.3.3 物理表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 原位还原制备Ni(OH)_2/Ni/g-C_3N_4/C电极及其产氢性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 药品 |
| 4.2.2 基底预处理 |
| 4.2.3 g-C3N4 的制备 |
| 4.2.4 Ni(OH)_2/Ni/g-C_3N_4/C电极的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物理表征 |
| 4.3.2 电化学性能表征 |
| 4.3.3 MEC性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 论文主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 章绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电催化水解概述 |
| 1.2.1 电解水发展史 |
| 1.2.2 电解水的原理 |
| 1.2.3 析氢反应 |
| 1.2.4 阳极析氧反应 |
| 1.2.5 催化剂的活性表征 |
| 1.2.5.1 催化剂的测试体系 |
| 1.2.5.2 催化剂的整体活性 |
| 1.2.5.3 Tafel斜率和交换电流密度 |
| 1.2.5.4 转换频率 |
| 1.2.5.5 稳定性 |
| 1.2.5.6 法拉第效率 |
| 1.2.5.7 电化学活性面积 |
| 1.2.5.8 电荷传输电阻 |
| 1.3 过渡金属磷化物电催化水解的应用 |
| 1.3.1 过渡金属磷化物 |
| 1.3.2 过渡金属磷化物的制备方法 |
| 1.3.3 过渡金属磷化物的电催化性能 |
| 1.3.4 过渡金属磷化物电催化性能的调控方法 |
| 1.3.4.1 杂原子掺杂 |
| 1.3.4.2 空位缺陷工程 |
| 1.3.4.3 异质结构构建 |
| 1.3.4.4 晶相调控 |
| 1.3.4.5 磷化物/碳杂化体系构建 |
| 1.3.4.6 高活性晶面暴露 |
| 1.4 本论文的选题依据和研究内容 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 材料的制备和合成方法 |
| 2.2.1 水热法 |
| 2.2.2 固相反应法 |
| 2.2.3 热分解还原法 |
| 2.3 物理化学表征方法 |
| 2.3.1 X射线光电子能谱仪 |
| 2.3.2 X射线衍射仪 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪 |
| 2.3.4 透射电子显微镜 |
| 2.3.5 傅里叶变换红外光谱 |
| 2.4 电化学性能表征方法 |
| 2.4.1 极化曲线测试 |
| 2.4.2 循环伏安测试 |
| 2.4.3 计时电流测试 |
| 2.4.4 电化学交流阻抗测试 |
| 2.5 理论计算表征方法与技术 |
| 2.5.1 第一性原理计算简介 |
| 2.5.2 态密度和氢吸附能量势垒的计算 |
| 2.6 小结 |
| 3 WP_2/NF纳米线阵列的制备及其作为全解水催化电极的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 WP_2 NW/NF的制备 |
| 3.2.2 催化剂材料的物理和化学性能表征 |
| 3.2.3 催化剂的电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂材料的形貌、组成和结构分析 |
| 3.3.2 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的电化学性能 |
| 3.3.2.1 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的析氢性能 |
| 3.3.2.2 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的析氧性能 |
| 3.3.2.3 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的全解水性能 |
| 3.3.3 理论计算结果与分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 PANI/Ni_2P-NF阵列催化剂制备及其作为析氢电极的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 材料的表征 |
| 4.2.3 催化剂的电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的形貌、结构和组成分析 |
| 4.3.2 催化剂的析氢性能 |
| 4.3.3 研究不同金属和苯胺浓度对催化剂的析氢性能影响 |
| 4.3.4 研究不同时间对催化剂的析氢性能影响 |
| 4.4 小结 |
| 5 三维针织状PANI/CoNiP-NF阵列催化剂制备及其作为析氢电极的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂材料的制备 |
| 5.2.2 催化剂的表征 |
| 5.2.3 质子吸附 |
| 5.2.4 催化剂的电化学测试 |
| 5.2.5 理论计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 制备催化剂材料的形貌、结构和组成分析 |
| 5.3.2 催化剂电化学性能 |
| 5.4 理论计算结果与分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 氮掺杂磷化钴阵列电极制备及其作为全解水电极的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料的制备 |
| 6.2.2 催化剂电化学性能测试 |
| 6.2.3 材料的表征方法 |
| 6.2.4 催化剂质子吸附实验 |
| 6.2.5 理论计算 |
| 6.3 实验结果和讨论 |
| 6.3.1 催化剂材料的结构、形貌分析 |
| 6.3.2 催化剂材料电化学性能 |
| 6.3.2.1 催化剂材料在酸性溶液中析氢电化学性能 |
| 6.3.2.2 催化剂材料在碱性溶液中析氢电化学性能 |
| 6.3.2.3 催化剂材料在碱性溶液中析氧电化学性能 |
| 6.3.2.4 催化剂材料的全解水电化学性能 |
| 6.4 理论计算结果与分析 |
| 6.5 小结 |
| 7 一步法绿色合成Ni_2P@N,P-C催化剂及其电催化性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 实验材料的制备 |
| 7.2.2 实验材料的表征 |
| 7.2.3 催化剂电化学性能测试 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 催化剂材料的形貌、结构表征 |
| 7.3.2 催化剂的电化学性能 |
| 7.3.2.1 催化剂的析氢电化学性能 |
| 7.3.2.2 催化剂材料的析氧电化学性能 |
| 7.3.2.3 催化剂材料的全解水电化学性能 |
| 7.4 小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
（8）间隙硼化物析氢催化剂的合成与活性规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电催化水裂解反应技术简介 |
| 1.2.1 电催化水裂解的半反应 |
| 1.2.2 水裂解电解槽的分类 |
| 1.3 电催化水裂解析氢反应 |
| 1.3.1 析氢反应机理 |
| 1.3.2 析氢催化剂的性能评估参数 |
| 1.3.3 析氢催化剂的研究进展 |
| 1.4 间隙硼化物 |
| 1.4.1 间隙硼化物的晶体结构 |
| 1.4.2 间隙硼化物的合成方法 |
| 1.4.3 间隙硼化物在水裂解析氢反应中的应用 |
| 1.5 本论文的选题意义及研究内容 |
| 第2章 含“硼烯”亚结构单元的间隙二硼化物析氢催化剂活性规律研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 理论计算方法 |
| 2.2.2 实验原料与试剂 |
| 2.2.3 实验合成方法 |
| 2.2.4 电催化测试方法 |
| 2.2.5 实验表征仪器 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 含“硼烯”亚结构单元间隙二硼化物的结构与理论活性预测 |
| 2.3.2 含“硼烯”亚结构单元间隙二硼化物的合成与结构表征 |
| 2.3.3 含“硼烯”亚结构单元间隙二硼化物的酸性HER活性趋势 |
| 2.3.4 含“硼烯”亚结构单元间隙二硼化物的碱性HER活性趋势 |
| 2.3.5 RuB_2的类Pt活性研究 |
| 2.3.6 RuB_2在碱性条件下水解离反应的理论研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多晶相钨-硼间隙化合物的电催化析氢活性规律研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 理论计算方法 |
| 3.2.2 实验原料与试剂 |
| 3.2.3 实验合成方法 |
| 3.2.4 电催化测试方法 |
| 3.2.5 实验表征仪器 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 多晶相钨-硼间隙化合物的晶体结构与电子结构分析 |
| 3.3.2 多晶相钨-硼间隙化合物的合成与结构表征 |
| 3.3.3 多晶相钨-硼间隙化合物的HER催化性质测试 |
| 3.3.4 多晶相钨-硼间隙化合物的活性趋势理论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介和在学期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语缩写表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 单原子/低核原子簇催化剂的概述 |
| 1.3 单原子/低核原子簇催化剂的合成 |
| 1.3.1 金属基单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.2 碳基单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.3 通用型单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.4 合成方法总结 |
| 1.4 单原子/低核原子簇催化剂的表征 |
| 1.4.1 球差校正扫描透射电子显微镜 |
| 1.4.2 X射线吸收光谱 |
| 1.5 单原子/低核原子簇催化剂在电催化中的应用 |
| 1.5.1 析氢反应 |
| 1.5.2 析氧反应 |
| 1.5.3 氧还原反应 |
| 1.5.4 多硫化物转化反应 |
| 1.5.5 其他 |
| 1.6 研究思路和研究内容 |
| 第二章 实验试剂、仪器及表征 |
| 2.1 实验试剂与设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验气体 |
| 2.1.3 实验设备 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.3 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 同步辐射 |
| 2.2.6 其他表征 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 循环伏安测试 |
| 2.3.2 电化学阻抗谱测试 |
| 2.3.3 转移电子数测试 |
| 2.3.4 电池恒流充放电测试 |
| 2.3.5 转化频率计算 |
| 2.3.6 电化学面积计算 |
| 2.3.7 HOMO和LUMO能级电化学测试 |
| 2.4 锌空电池的装配 |
| 2.4.1 空气电极的制备 |
| 2.4.2 电池组装 |
| 2.5 锂硫电池的装配 |
| 2.5.1 极片制备 |
| 2.5.2 电池组装 |
| 第三章 石墨烯/锐钛矿负载铂原子簇催化光/电解水析氢 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Pt-T/G催化剂的制备 |
| 3.2.2 电化学测试 |
| 3.2.3 光催化测试 |
| 3.2.4 理论计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 形貌结构表征 |
| 3.3.2 电化学性能测试 |
| 3.3.3 光化学性能测试 |
| 3.3.4 理论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多壁碳纳米管负载铂单原子催化电解水析氢 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 Pt/f-MWCNTs催化剂的制备 |
| 4.2.2 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌结构表征 |
| 4.3.2 电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多壁碳纳米管负载镍原子簇催化电解水析氧 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 M-MWCNTs催化剂的制备 |
| 5.2.2 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形貌结构表征 |
| 5.3.2 电化学性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 石墨烯负载铁/钴双金属单原子催化双功能氧转化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 Fe-N/G-Co催化剂的制备 |
| 6.2.2 电化学测试 |
| 6.2.3 理论计算 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 形貌结构表征 |
| 6.3.2 电化学性能测试 |
| 6.3.3 理论分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 石墨烯负载镍原子簇选择性吸附和催化转化多硫化物 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 Ni-N/G催化剂的制备 |
| 7.2.2 多硫化物的吸附实验和XPS样品制备 |
| 7.2.3 锂硫电池电化学测试 |
| 7.2.4 理论计算 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 形貌结构表征 |
| 7.3.2 理论分析 |
| 7.3.3 电化学性能测试 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 简历 |
| 攻读博士学位期间所取得的研究成果 |
（10）氮化钒负载的水电解催化剂的合成及其催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化水分解 |
| 1.2.1 电催化水分解概述 |
| 1.2.2 电催化水分解原理 |
| 1.2.3 电解水催化剂的评价参数 |
| 1.2.4 电解水催化剂 |
| 1.3 电催化剂载体研究现状 |
| 1.3.1 碳系材料 |
| 1.3.2 导电聚合物 |
| 1.3.3 金属氧化物 |
| 1.3.4 金属氮化物 |
| 1.3.5 金属碳化物 |
| 1.4 本论文的选题背景和研究内容 |
| 1.4.1 选题背景 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 氮化钒负载钴铁普鲁士蓝类似物的电催化析氧性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂和原料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.3.1 CoFe-PBAs和CoFe-PBAs/VN的组成和形貌 |
| 2.3.2 CoFe-PBAs和CoFe-PBAs/VN的电催化析氧性能 |
| 2.3.3 VN载体和CoFe-PBAs的相互作用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 碳系载体和氮化钒负载磷化镍的电催化析氢性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂和原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 碳系载体的形貌结构 |
| 3.3.2 Ni_2P/C、Ni_2P/CNTs和Ni_2P/N-RGO的组成和形貌 |
| 3.3.3 Ni_2P/C、Ni_2P/CNTs和Ni_2P/N-RGO的电催化析氢性能 |
| 3.3.4 Ni_2P/VN的组成、形貌和电催化析氢性能 |
| 3.3.5 载体性能的影响因素 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高比表面积氮化钒负载二硫化钼的电催化析氢性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂和原料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 VNNPs和VN(CTAB)载体的合成和表征 |
| 4.3.2 MoS_2、MoS_2-VNNPs和MoS_2-VN(CTAB)的组成和形貌 |
| 4.3.3 MoS_2、MoS_2-VNNPs和MoS_2-VN(CTAB)的电催化析氢性能 |
| 4.3.4 VN(CTAB)和MoS_2的相互作用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超高比表面积介孔氮化钒负载磷掺杂二硫化钼的电催化析氢性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂和原料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 超高比表面积介孔VN(CS)的合成和表征 |
| 5.3.2 MoS_2、P-MoS_2和P-MoS_2-VN(CS)的组成和形貌 |
| 5.3.3 MoS_2、P-MoS_2和P-MoS_2-VN(CS)的电催化析氢性能 |
| 5.3.4 掺杂P和VN(CS)与MoS_2的相互作用 |
| 5.3.5 P掺杂和VN(CS)载体对MoS_2析氢性能影响的理论计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本论文的主要创新点 |
| 6.3 展望和建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、催化析氢活性阴极设计、制备与表征（论文参考文献）
- [1]二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究[D]. 侯雪斌. 江南大学, 2021
- [2]磷化钼基复合纳米材料的制备及其电化学性能研究[D]. 李晓荫. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]金属掺杂Y分子筛阴极材料的制备及MEC电催化析氢性能[D]. 王家信. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]二硫化钼基电催化剂的设计合成及产氢性能研究[D]. 杜佳峰. 太原理工大学, 2021
- [5]硫掺杂镍钼催化剂的制备以及电解水性能的研究[D]. 封苏阳. 昆明理工大学, 2021(01)
- [6]镍基复合阴极材料的制备及其析氢性能研究[D]. 张杰. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用[D]. 孟方友. 陕西科技大学, 2021(01)
- [8]间隙硼化物析氢催化剂的合成与活性规律研究[D]. 李秋菊. 吉林大学, 2021(01)
- [9]单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究[D]. 吉加鹏. 浙江大学, 2021
- [10]氮化钒负载的水电解催化剂的合成及其催化性能研究[D]. 孟凯. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)