无定形硼化物复合材料的制备及电催化性能

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aywjx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
氢气是当今世界第一大清洁能源,电解水制氢气的方法在注重环境保护的21世纪受到了人们广泛的关注,然后电解水过程中涉及到的析氧反应是这一过程中极为重要的一步。析氧反应所需要的能垒比较高,是电解水过程中的控速步骤,也是设计反应过程中需要面临的挑战的一步。虽然现存的大部分析氧催化剂表现出优异的电解水催化活性,但部分合成方法难以满足制备经济、高效、大规模生产的催化剂的要求。本文主要构建了一种过渡金属基的高电导率无定形硼化物电解水催化剂,其优秀性能归功于过渡金属基催化剂中金属之间的相互作用,能促进催化剂的电子传递。无定形硼化物的存在对金属基之间的相互作用也起到了调控作用,提高了催化剂的可利用的有效比表面积,改善了反应中的催化活性。主要研究内容与总结:(1)首先通过在常温环境中采用便捷、简单的Na BH4溶液的一步化学还原法将过渡金属基材料构建为过渡金属基硼化物(Co B、Co Fe B、Co Fe Ni B)。为了验证其还原程度的好坏,对其进行一系列外貌表征,证明了无定形过渡金属基硼化物的存在。并在1M KOH电解液中利用三电极体系对Co Fe Ni B的析氧性能进行了检测,Co Fe Ni B只需要551 m V的过电位就能达到100 m A cm-2的电流密度,并且Co Fe Ni B在50 m A cm-2的低电流密度下可以承受住长达30 h的稳定性测试且催化活性并没有过大波动,催化剂的稳定性较为优异。(2)研究了在泡沫镍的表面上通过化学还原法原位生长的一种无定形钴铁镍硼化物。这种电极由低成本的商用泡沫镍通过过渡金属基溶液在常温下Na BH4的一步化学还原法制成过程无需任何额外的能源消耗自支撑过渡金属基硼化物材料(Co B/NF、Fe B/NF、Co Fe B/NF和Co Fe Ni B/NF)。对制作出的几种催化剂进行一系列的表征和电化学测试。结果表明Co Fe Ni B/NF纳米结构中多种金属元素的协同作用提高了其催化性能和电导率,促进了催化活性材料的充分利用。同时还对Co Fe Ni B/NF的最佳反应条件进行了评估测定,发现泡沫镍在过渡金属溶液中自生长7小时后的Co Fe Ni B/NF-7性能最佳,能够充分的表现出该催化剂的优秀析氧活性。
其他文献
MnO材料具有较高的理论储锂容量(755 mAh g-1),成本低、环境友好以及相对较低的工作电位等优点,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一。但因其电导率较低且在充放电过程中巨大的体积变化,导致电化学性能不尽如人意,严重阻碍了其实际应用。本论文将MnO与碳材料结合构建了新型的三维导电结构,有效改善材料的电化学性能。通过简单的液相反应结合高温热处理制备了CNT/MnO复合材料,并进一步通过静电
学位
锂硫电池因具有超高的理论比容量和比能量,而被广泛看作是最具有发展前景的下一代储能体系。尽管近年来锂硫电池的研发工作获得了长足的发展,但其商业化应用仍存在着不少挑战。其中,单质硫及Li2S2/Li2S的绝缘性和多硫化物引起的“穿梭效应”是导致锂硫电池电化学性能差的最主要原因。为了提升电导率、缓解穿梭效应,本文从隔膜入手,将还原氧化石墨烯与极性过渡金属硫化物结合,成功设计并制备出两种隔膜改性材料。通过
学位
近年来,碱性固态电池作为一种新型储能装置,因其成本低、安全性好、对环境友好而受到广泛关注。遗憾的是,适合碱性储能的负极材料种类很少。过渡金属在碱性系统中表现出很高的电化学活性,铁的氢氧化物/氧化物/硫化物已被证明是适合碱性能源存储的负极材料。迄今为止,人们已经对各种铁基材料进行了研究,目前铁基电极的主要问题是:由于在充放电过程中导电性和结构稳定性较差,其电化学性能和循环性能不能令人满意。此外,相关
学位
La-Mg-Ni系合金具有储氢容量大、易活化和动力学性能良好等优异的储氢性能,是一种很有发展前景的气固储氢材料和新一代镍氢电池负极材料,得到了众多研究人员的关注。AB3型和A2B7型La-Mg-Ni系超晶格储氢合金是[AB5]亚单元结构和[A2B4]亚单元结构按一定比例沿c轴交替堆垛形成的。储氢合金材料的发展不仅需要提高储氢性能,还需要考虑原材料的成本,可以满足实际中的生产和应用。本文以低成本的Y
学位
近年来,柔性电子设备蓬勃发展,基于MXene的导电水凝胶由于其优异的机械柔性韧性和高灵敏度成为了制备柔性可穿戴传感器的热门候选材料。然而,MXene在水介质中稳定性较低,严重影响了MXene基导电水凝胶的性能。并且,传统的导电水凝胶在低温下发生冻结现象,导致其功能性丧失,已经不能满足先进传感器的要求。本文通过利用不同分子对MXene进行修饰,制备了稳定的MXene分散液,并以此为基础利用多重非共价
学位
电化学储能技术的不断发展正推动人类进入全新的能源时代。锂离子二次电池作为典型代表之一,其负极材料比容量远高于正极材料。为此,开发高比容量正极材料已成为电池发展的关键。目前市场化的电池正极主要由无机和有机两类材料组成。其中无机正极材料工艺较为成熟。但因其有限的原料储量,理论比容量不足,环境污染等问题,限制其大规模应用。与无机正极材料相比,有机正极材料具有原料储量丰富,理论比容量高,结构可控,清洁回收
学位
对于大规模能量存储系统来说,水系可充电电池具有相当高的能量密度、低成本和高安全性的理想特性。然而,可用的高容量和满足循环寿命的负极材料的缺乏阻碍了它们的发展。铜基材料在电化学领域的应用十分成熟,不管是作为储能材料还是作为电催化剂都表现出极其优秀的电化学性能。目前,碱性电池正极材料的研究比负极材料多,其他过渡金属基材料(如Co、Fe、Zn、Mn和Ni等)的研究也比铜多。考虑到铜基材料的高性价比和工业
学位
低碳烯烃由乙烯、丙烯、丁烯组成,是有机化工中最重要的原料之一。但传统的低碳烯烃制备工艺都需要消耗大量的石油资源。而我国能源特点为“富煤”、“贫油”、“少气”。因此,开发出代替石油资源为原料生产低碳烯烃的工艺流程是目前的研究热点。费托合成直接制备低碳烯烃(FTO)工艺,因其技术路线简单、没有中间反应等优点得到了广泛的研究。FTO工艺的主要研究方向是催化开发,Fe基和Co基是其常用的两类催化剂。为了获
学位
氨(NH3)具有能量密度高、易于储存、可燃性差、零碳排放等优点,被广泛运用于制药、化肥、塑料、炸药、树脂和染料的制造。目前工业上生产NH3的主要方法是哈伯-博施(Haber-Bosch)法,该方法需要在高温高压下进行,耗资耗能的同时还向大气中排放大量的二氧化碳,对环境造成了巨大的损害。电化学氮气还原反应(NRR)是以可再生的电能为动力,以氮气(N2)和水(H2O)为氮源和氢源进行NH3的合成,是一
学位
目的:调查院内口服药品说明书关于老年人用药的说明情况,为老年人的合理用药提供参考。方法:选取2018年3~11月间医院门诊科室中老年患者常用的150种口服药品的说明书逐一阅读,并对说明书内容进行统计、分析。结果:有35份说明书标注了老年人要慎重用药;有20份说明书标注了老年人的用药剂量;有18份说明书标注了老年人需根据肝肾功能做适当的剂量调整;有26份说明书没有发现老年人用药的注意事项。结论:设计
期刊