纳米多孔Ni、Ni-Co合金的制备及其析氢催化性能的研究
发布时间：2023-04-07 05:46
随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭以及人们环保意识的逐渐加强,寻求一种可再生且环保的新能源显得尤为迫切。氢能作为一种可再生、清洁、高效的新能源被人们所普遍关注,氢气制备方法的探究越来越受到科研工作者的重视。目前,工业中成熟的制氢工艺是以雷尼镍、低碳钢为阴极材料的电解池体系,但这种阴极材料存在过电位高、长时间电解不稳定、耐蚀性低等缺点。为了降低电量损耗,节约能源,研究一种低析氢过电位的阴极材料刻不容缓。制约析氢过电位的因素有两方面,即能量因素和几何因素。本论文采用快速凝固及脱合金化的方法制备纳米多孔Ni/GCE及纳米多孔Ni-Co/GCE电极,通过SEM、EDS、BET、TEM、XRD等手段对试样进行了表征,对比了不同成分前驱体合金脱合金化后所得电极在25 wt%的Na OH溶液中的析氢催化性能及稳定性。1、脱合金化后的形貌与前驱体合金的相组成及Al含量有着密切的关系。分析不同Ni-Al合金的前驱体相组成:Ni30Al70由Ni Al3及Ni2Al3两相组成,Ni
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 氢能的优点
1.3 氢气的制备
1.3.1 电解水制备氢气
1.3.2 矿物燃料制备氢气
1.3.2.1 煤炭制备氢气
1.3.2.2 天然气制备氢气
1.3.3 生物能源制备氢气
1.3.4 光解水制备氢气
1.4 析氢电极的研究现状
1.4.1 能量因素的影响
1.4.1.1 镍基合金析氢电极
1.4.1.2 贵金属修饰析氢电极
1.4.2 几何因素的影响
1.4.2.1 多孔复合析氢电极
1.5 本课题的研究意义及内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料及实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 材料制备
2.2.1 合金的熔炼
2.2.2 快速凝固制备合金条带
2.2.3 脱合金化实验
2.3 材料的结构表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 BET孔隙率分析
2.4 电化学测试
2.4.1 电极制备方法
2.4.2 线性扫描伏安曲线测试
2.4.3 电化学交流阻抗谱测试
2.4.4 循环伏安法测试
第三章 Al含量对纳米多孔Ni结构及其析氢催化性能的影响
3.1 引言
3.2 纳米多孔Ni/GCE电极的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ni-Al前驱体合金条带的物相组成
3.3.2 Ni-Al前驱体合金脱合金化后的物相组成
3.3.3 Ni-Al前驱体合金脱合金化后的微观结构分析
3.3.4 不同成分合金所得纳米多孔Ni的BET分析
3.3.5 纳米多孔Ni的析氢催化性能
3.3.6 纳米多孔Ni/GCE的交流阻抗分析
3.3.7 纳米多孔Ni/GCE的析氢稳定性分析
3.4 本章小节
第四章 CO含量对纳米多孔Ni-CO合金结构及析氢催化性能的影响
4.1 引言
4.2 纳米多孔Ni-CO/GCE电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 Ni-Co-Al前驱体合金条带的物相组成
4.3.2 Ni-Co-Al前驱体合金脱合金化后的物相组成
4.3.3 Ni-Co-Al前驱体合金脱合金化后的微观结构分析
4.3.4 纳米多孔Ni-Co电极的BET分析
4.3.5 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的析氢催化性能
4.3.6 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的交流阻抗分析
4.3.7 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的析氢稳定性分析
4.4 本章小节
第五章 (Ni、Co、Ni-Co)/RuO2复合电极的制备及其析氢性能的研究
5.1 引言
5.2 纳米多孔(Ni、CO、Ni-CO)/RuO2电极的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 前驱体合金及脱合金化后的物相组成
5.3.2 复合RuO2后的物相组成
5.3.3 复合RuO2后的微观形貌分析
5.3.4 电极的析氢催化性能
5.3.5 电极的交流阻抗分析
5.3.6 电极的稳定性分析
5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3785210
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 氢能的优点
1.3 氢气的制备
1.3.1 电解水制备氢气
1.3.2 矿物燃料制备氢气
1.3.2.1 煤炭制备氢气
1.3.2.2 天然气制备氢气
1.3.3 生物能源制备氢气
1.3.4 光解水制备氢气
1.4 析氢电极的研究现状
1.4.1 能量因素的影响
1.4.1.1 镍基合金析氢电极
1.4.1.2 贵金属修饰析氢电极
1.4.2 几何因素的影响
1.4.2.1 多孔复合析氢电极
1.5 本课题的研究意义及内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料及实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 材料制备
2.2.1 合金的熔炼
2.2.2 快速凝固制备合金条带
2.2.3 脱合金化实验
2.3 材料的结构表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 BET孔隙率分析
2.4 电化学测试
2.4.1 电极制备方法
2.4.2 线性扫描伏安曲线测试
2.4.3 电化学交流阻抗谱测试
2.4.4 循环伏安法测试
第三章 Al含量对纳米多孔Ni结构及其析氢催化性能的影响
3.1 引言
3.2 纳米多孔Ni/GCE电极的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 Ni-Al前驱体合金条带的物相组成
3.3.2 Ni-Al前驱体合金脱合金化后的物相组成
3.3.3 Ni-Al前驱体合金脱合金化后的微观结构分析
3.3.4 不同成分合金所得纳米多孔Ni的BET分析
3.3.5 纳米多孔Ni的析氢催化性能
3.3.6 纳米多孔Ni/GCE的交流阻抗分析
3.3.7 纳米多孔Ni/GCE的析氢稳定性分析
3.4 本章小节
第四章 CO含量对纳米多孔Ni-CO合金结构及析氢催化性能的影响
4.1 引言
4.2 纳米多孔Ni-CO/GCE电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 Ni-Co-Al前驱体合金条带的物相组成
4.3.2 Ni-Co-Al前驱体合金脱合金化后的物相组成
4.3.3 Ni-Co-Al前驱体合金脱合金化后的微观结构分析
4.3.4 纳米多孔Ni-Co电极的BET分析
4.3.5 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的析氢催化性能
4.3.6 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的交流阻抗分析
4.3.7 纳米多孔Ni-Co/GCE电极的析氢稳定性分析
4.4 本章小节
第五章 (Ni、Co、Ni-Co)/RuO2复合电极的制备及其析氢性能的研究
5.1 引言
5.2 纳米多孔(Ni、CO、Ni-CO)/RuO2电极的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 前驱体合金及脱合金化后的物相组成
5.3.2 复合RuO2后的物相组成
5.3.3 复合RuO2后的微观形貌分析
5.3.4 电极的析氢催化性能
5.3.5 电极的交流阻抗分析
5.3.6 电极的稳定性分析
5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3785210
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