3D打印三维多级结构石墨烯基电极在电解水中的应用
发布时间：2022-07-29 12:28
氢能被认为是目前最清洁的可再生能源,是未来能源体系的重要组成部分,开发可持续的制氢技术对未来氢能经济的发展非常关键。电解水制氢技术由于其具有绿色、简单且可持续等优点受到广泛的关注和研究。发展高效的电催化电极以降低电解水制氢中的电能消耗是电解水制氢领域一个非常关键且被大量研究的科学问题。增加电催化电极上的活性位点数量是提高电解水性能、降低能耗的重要策略。与传统的平面电极相比,三维（3D）块体电极由于其大的比表面积可以提供更多的活性位点而成为研究热点。然而,考虑到电解水过程中快速传质的需求,目前的传统3D块体电极仅仅局限于较薄的厚度。厚的3D块体电极由于传质速度不足限制了电极内表面积的有效利用,并不能相对于薄电极有较大的性能提升。因此,制备一种具有高传质速度的厚3D电极以充分利用内部表面积来有效增加活性位点的数量,大幅提升电解水性能是迫切需要的,并且这仍然是电解水领域中的一个挑战。为了解决以上问题,在本文中,我们利用具有多级多孔结构的高导电性3D打印石墨烯/碳纳米管三维电极（3DP GC）,通过分别原位生长NiCoP和NiFeP纳米催化剂阵列,构建了宏观-微观多级多孔的3DP GC/NiC...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景
1.2 电解水反应简介
1.2.1 电解水的定义
1.2.2 电解水的发展历史
1.2.3 HER反应机理
1.2.4 OER反应机理
1.3 过渡金属磷化物催化剂
1.4 三维(3D)块体电极
1.5 3D打印三维碳电极研究进展
1.5.1 基于挤压成型的3D打印技术
1.5.2 3D打印石墨烯电极
1.6 本论文立题依据及研究内容
1.6.1 立题依据
1.6.2 研究内容
参考文献
第二章 3D打印石墨烯/碳纳米管电极上生长NiCoP催化剂用于碱性条件下的电解水制氢
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 3D打印墨水的制备
2.2.3 3DP GC电极的制备
2.2.4 3DP GC/NiCoP的制备
2.2.5 表征
2.2.6 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 石墨烯/碳纳米管墨水的流变学性能表征
2.3.2 3DP GC电极的形貌表征
2.3.3 3DP GC/NiCoP电极的形貌和材料组成表征
2.3.4 3DP GC/NiCoP电极的比表面积
2.3.5 3DP GC电极、Bulk GC电极和3DP GC"电极的形貌对比分析
2.3.6 3DP GC/NiCoP电极的电化学性能测试
2.4 本章小结
参考文献
第三章 3D打印石墨烯/碳纳米管电极上生长NiFeP催化剂用于双功能的电解水
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 3D打印墨水的制备
3.2.3 3DP GC电极的制备
3.2.4 3DP GC/NiFeP电催化电极的制备
3.2.5 表征
3.2.6 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 石墨烯/碳纳米管墨水的流变学性能表征
3.3.2 3DP GC/NiFeP电极的形貌和材料组成表征
3.3.3 3DP GC/NiFeP电极的比表面积
3.3.4 3DP GC/NiFeP电极的电化学测试
3.4 本章小结
参考文献
第四章 3D打印三维多级多孔结构的石墨烯/碳纳米管电极用于高效的电解水
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 3D打印墨水的制备
4.2.3 6层、12层、18层和24层3DP GC电极的制备
4.2.4 6层、12层、18层和24层3DP GC/NiFeP电极的制备
4.2.5 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同厚度的3DP GC电极
4.3.2 3DP GC/NiFeP电极、CP/NiFeP电极和Bulk GC/NiFeP电极的扫描电镜表征
4.3.3 3DP GC/NiFeP-6L电极的电化学测试
4.3.4 不同层数的3DP GC/NiFeP电极的电化学测试
4.3.5 3DP GC/NiFeP-24L电极的电化学测试
4.4 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
本文编号：3666469
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景
1.2 电解水反应简介
1.2.1 电解水的定义
1.2.2 电解水的发展历史
1.2.3 HER反应机理
1.2.4 OER反应机理
1.3 过渡金属磷化物催化剂
1.4 三维(3D)块体电极
1.5 3D打印三维碳电极研究进展
1.5.1 基于挤压成型的3D打印技术
1.5.2 3D打印石墨烯电极
1.6 本论文立题依据及研究内容
1.6.1 立题依据
1.6.2 研究内容
参考文献
第二章 3D打印石墨烯/碳纳米管电极上生长NiCoP催化剂用于碱性条件下的电解水制氢
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 3D打印墨水的制备
2.2.3 3DP GC电极的制备
2.2.4 3DP GC/NiCoP的制备
2.2.5 表征
2.2.6 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 石墨烯/碳纳米管墨水的流变学性能表征
2.3.2 3DP GC电极的形貌表征
2.3.3 3DP GC/NiCoP电极的形貌和材料组成表征
2.3.4 3DP GC/NiCoP电极的比表面积
2.3.5 3DP GC电极、Bulk GC电极和3DP GC"电极的形貌对比分析
2.3.6 3DP GC/NiCoP电极的电化学性能测试
2.4 本章小结
参考文献
第三章 3D打印石墨烯/碳纳米管电极上生长NiFeP催化剂用于双功能的电解水
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 3D打印墨水的制备
3.2.3 3DP GC电极的制备
3.2.4 3DP GC/NiFeP电催化电极的制备
3.2.5 表征
3.2.6 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 石墨烯/碳纳米管墨水的流变学性能表征
3.3.2 3DP GC/NiFeP电极的形貌和材料组成表征
3.3.3 3DP GC/NiFeP电极的比表面积
3.3.4 3DP GC/NiFeP电极的电化学测试
3.4 本章小结
参考文献
第四章 3D打印三维多级多孔结构的石墨烯/碳纳米管电极用于高效的电解水
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 3D打印墨水的制备
4.2.3 6层、12层、18层和24层3DP GC电极的制备
4.2.4 6层、12层、18层和24层3DP GC/NiFeP电极的制备
4.2.5 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同厚度的3DP GC电极
4.3.2 3DP GC/NiFeP电极、CP/NiFeP电极和Bulk GC/NiFeP电极的扫描电镜表征
4.3.3 3DP GC/NiFeP-6L电极的电化学测试
4.3.4 不同层数的3DP GC/NiFeP电极的电化学测试
4.3.5 3DP GC/NiFeP-24L电极的电化学测试
4.4 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
本文编号：3666469
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