静电纺纳米纤维基复合材料的可控制备及其电催化水分解性能研究
发布时间：2023-05-04 06:08
全球不断增长的能源需求使得化石燃料的消耗日益增加,伴随的环境恶化和能源危机促使人们寻找新型可再生的替代能源。氢能是一种无碳清洁的能源载体,具有最高的能量密度,有望替代传统的化石燃料。与传统制氢方法相比,电解水是一种生产高纯氢的环境友好的有效途径。通常,电解水包含两个半反应,即阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)。然而,这两个半反应的动力学缓慢,从而需要有效的电催化剂来降低水分解的过电势。虽然贵金属Pt和Ru/Ir基催化剂分别具有最佳的HER和OER活性,但其价格昂贵,储量稀少,无法应用在大规模的实际生产中。因此,开发高效廉价的水分解电催化剂是当前研究的重点。近年来,静电纺纳米材料因其较大的比表面积、独特的化学结构、易于调节的组分以及快速的电子和物质传输性能而被广泛应用在能源转化与存储领域。基于以上讨论,本论文以静电纺丝纳米纤维复合材料为主要研究对象,设计合成了一系列高效廉价电解水催化剂,并通过调控材料的组分、形貌以及电子传输特性,实现了催化活性和稳定性的显著提高。本论文的主要研究内容如下:一、将高活性贵金属与过渡金属复合作为有效的电催化剂是一种有前途的策略,它不仅可以有效降低...
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
第一节 电催化水分解概述
1.1.1 电解水技术简介
1.1.2 电催化析氢反应机理
1.1.3 电催化析氧反应机理
1.1.4 电解水的性能指标
1.1.4.1 过电势(η)
1.1.4.2 Tafel斜率及交换电流密度
1.1.4.3 电化学阻抗(EIS)
1.1.4.4 法拉第效率(FE)
1.1.4.5 转换频率(TOF)
1.1.4.6 稳定性
1.1.5 电解水的测试方法
第二节 静电纺纳米纤维材料
1.2.1 一维纳米材料简介
1.2.2 静电纺丝技术原理
1.2.3 静电纺纳米纤维材料在电催化析氢领域的应用
1.2.4 静电纺纳米纤维材料在电催化析氧领域的应用
1.2.5 静电纺纳米纤维材料在全解水领域的应用
第三节 催化剂的设计策略
1.3.1 构筑异质结构
1.3.2 引入氧空位
1.3.3 杂原子掺杂
1.3.4 创造多孔结构
1.3.5 结合导电基底
第四节 本论文的选题与设计思路
参考文献
第二章 贵金属基纳米纤维复合材料可控制备及其电催化析氢和全解水性能研究
引言
第一节 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的制备及其宽pH下电催化析氢性能研究
2.1.1 实验部分
2.1.1.1 实验试剂
2.1.1.2 实验仪器
2.1.1.3 材料制备
2.1.1.4 电催化析氢性能测试
2.1.2 结果与讨论
2.1.2.1 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的制备与表征
2.1.2.2 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的电催化析氢性能研究
第二节 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的制备及其电催化全解水性能的研究
2.2.1 实验部分
2.2.1.1 实验试剂
2.2.1.2 实验仪器
2.2.1.3 材料制备
2.2.1.4 电催化性能测试
2.2.2 结果与讨论
2.2.2.1 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
2.2.2.2 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的电催化性能研究
第三节 本章小结
参考文献
第三章 过渡金属碳化物基纳米纤维复合材料可控制备及电催化分解水性能研究
引言
第一节 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的制备及其宽p H下电催化析氢性能研究
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 实验试剂
3.1.1.2 实验仪器
3.1.1.3 材料制备
3.1.1.4 电催化析氢性能测试
3.1.2 结果与讨论
3.1.2.1 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
3.1.2.2 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的电催化析氢性能研究
第二节 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的制备及其电催化全解水性能的研究
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 实验试剂
3.2.1.2 实验仪器
3.2.1.3 材料制备
3.2.1.4 电催化性能测试
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
3.2.2.2 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的电催化性能研究
第三节 本章小结
参考文献
第四章 结论
作者简介
致谢
本文编号：3808106
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
第一节 电催化水分解概述
1.1.1 电解水技术简介
1.1.2 电催化析氢反应机理
1.1.3 电催化析氧反应机理
1.1.4 电解水的性能指标
1.1.4.1 过电势(η)
1.1.4.2 Tafel斜率及交换电流密度
1.1.4.3 电化学阻抗(EIS)
1.1.4.4 法拉第效率(FE)
1.1.4.5 转换频率(TOF)
1.1.4.6 稳定性
1.1.5 电解水的测试方法
第二节 静电纺纳米纤维材料
1.2.1 一维纳米材料简介
1.2.2 静电纺丝技术原理
1.2.3 静电纺纳米纤维材料在电催化析氢领域的应用
1.2.4 静电纺纳米纤维材料在电催化析氧领域的应用
1.2.5 静电纺纳米纤维材料在全解水领域的应用
第三节 催化剂的设计策略
1.3.1 构筑异质结构
1.3.2 引入氧空位
1.3.3 杂原子掺杂
1.3.4 创造多孔结构
1.3.5 结合导电基底
第四节 本论文的选题与设计思路
参考文献
第二章 贵金属基纳米纤维复合材料可控制备及其电催化析氢和全解水性能研究
引言
第一节 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的制备及其宽pH下电催化析氢性能研究
2.1.1 实验部分
2.1.1.1 实验试剂
2.1.1.2 实验仪器
2.1.1.3 材料制备
2.1.1.4 电催化析氢性能测试
2.1.2 结果与讨论
2.1.2.1 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的制备与表征
2.1.2.2 Ni-NCNFs-Pt纳米纤维复合材料的电催化析氢性能研究
第二节 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的制备及其电催化全解水性能的研究
2.2.1 实验部分
2.2.1.1 实验试剂
2.2.1.2 实验仪器
2.2.1.3 材料制备
2.2.1.4 电催化性能测试
2.2.2 结果与讨论
2.2.2.1 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
2.2.2.2 RuNi-NCNFs纳米纤维复合材料的电催化性能研究
第三节 本章小结
参考文献
第三章 过渡金属碳化物基纳米纤维复合材料可控制备及电催化分解水性能研究
引言
第一节 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的制备及其宽p H下电催化析氢性能研究
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 实验试剂
3.1.1.2 实验仪器
3.1.1.3 材料制备
3.1.1.4 电催化析氢性能测试
3.1.2 结果与讨论
3.1.2.1 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
3.1.2.2 Mo/Mo2C/N-CNFs纳米纤维复合材料的电催化析氢性能研究
第二节 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的制备及其电催化全解水性能的研究
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 实验试剂
3.2.1.2 实验仪器
3.2.1.3 材料制备
3.2.1.4 电催化性能测试
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的制备与表征
3.2.2.2 Ni/Mo2C-NCNFs纳米纤维复合材料的电催化性能研究
第三节 本章小结
参考文献
第四章 结论
作者简介
致谢
本文编号：3808106
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