【摘 要】
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人类社会发展至今,由于能源资源与环境问题日益凸显,能源结构面临调整。科学家正在寻求可再生的新型能源去替代以煤、天然气为代表的传统化石能源。其中,氢能因其具有热值高、燃烧产物清洁的特点被认为是极具发展潜力的可再生能源。电解水制氢是最具发展前景的方法之一。在实际析氢反应过程中存在着较高的过电位,因此需要引入催化剂促进反应发生。贵金属作为催化剂性能优异,但成本较高,因此需要开发新的价格低廉的催化材料。从
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人类社会发展至今,由于能源资源与环境问题日益凸显,能源结构面临调整。科学家正在寻求可再生的新型能源去替代以煤、天然气为代表的传统化石能源。其中,氢能因其具有热值高、燃烧产物清洁的特点被认为是极具发展潜力的可再生能源。电解水制氢是最具发展前景的方法之一。在实际析氢反应过程中存在着较高的过电位,因此需要引入催化剂促进反应发生。贵金属作为催化剂性能优异,但成本较高,因此需要开发新的价格低廉的催化材料。从而促进氢能源的发展。本论文选择铜-银合金作为研究对象,对其进行改性处理,探究其电化学性能,主要内容如下:首先通过溶液法对Cu-Ag-P、Cu-Ag-Zn、Cu-Ag-Zn-Sn三种基底材料进行改性处理,探究改性过后材料的电化学性能。同时探究反应温度,反应时长对改性效果的影响。对改性过后的材料进行电化学测试及表征可知:基底材料经改性后生成了Cu2O及Cu Cl两种化合物,其表面形貌发生改变,且改性后材料的析氢过电位大幅降低,催化析氢的性能明显提高。此外,测试结果表明,升高温度,增加反应时长均有利于材料析氢性能的提升。进一步对改性方法进行优化,将经溶液法改性后析氢性能最为良好的Ag含量为5%的Cu-Ag-P基材料作为研究对象,使用水热合成法将该材料在125℃下反应12 h,探究其电化学性能。结果表明,通过水热合成法改性,金属基底形成了Cu2O和Cu Cl两种化合物,表面由一层晶体颗粒覆盖。同时,有效降低了析氢过电位,在较短的改性时间内达到了普通溶液法改性408 h的析氢效果。本文通过对廉价的过渡金属材料进行改性,得到了多种晶体复合的异质结构的铜-银合金催化剂。有效降低了析氢过电位,极大的提升了析氢效果,降低了制氢成本。让价格低廉的普通材料得到了有效利用。
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