雙功能過(guò)渡金屬產(chǎn)氫催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、氫氣因?yàn)榫哂星鍧?，可再生的?yōu)點(diǎn)，所以被認(rèn)為是最理想的化石燃料取代能源。電化學(xué)催化把水分解為氫氣和氧氣是一種新興的長(zhǎng)期將可再生能源電存儲(chǔ)的技術(shù)，從而來(lái)緩解再生能源的斷斷續(xù)續(xù)的可用性。但是電解過(guò)程必須應(yīng)用高效地電催化劑來(lái)降低陽(yáng)極氧進(jìn)化反應(yīng)和陰極析氫反應(yīng)的超電勢(shì)。此外，使用的廉價(jià)的雙功能催化劑具有簡(jiǎn)化系統(tǒng)和降低成本優(yōu)點(diǎn)。堿性電解水已成為向強(qiáng)有力的大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)的純氫候選。因此，有效地堿性雙功能電解水催化劑高度需要的。與水還原相比，氧化反化

2、涉及到多電子轉(zhuǎn)換步驟，遭受O-O鍵形成時(shí)需要高活化能障礙的限制。緩慢的析氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)仍然是整個(gè)分裂過(guò)程的主要瓶頸和電解水產(chǎn)氫效率在很大程度上是取決于陽(yáng)極過(guò)程。一個(gè)更節(jié)能的可行電解制氫方法是將析氧反應(yīng)更換為更容易氧化的氧化物質(zhì)，比如甲醇或尿素。由于在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要在高溫下進(jìn)行，酸性電解槽加熱后易形成酸霧，腐蝕電解裝置。因此，本文主要研究能用于堿性電解槽的過(guò)渡金屬納米材料制氫催化劑，主要內(nèi)容如下:
　　1、我們報(bào)導(dǎo)了采用水熱法煅燒及

3、氣相沉積相結(jié)合法在碳布上合成出尖晶石結(jié)NiCo2S4納米線陣列(NiCo2S4 NA/CC)，NiCo2S4 NA/CC在堿性電解液中展示出有不錯(cuò)活性的析氫性能，在過(guò)電勢(shì)305 mV時(shí)就能達(dá)到100 mA cm-2的電流密度。并且在堿性中也具很高的析氧活性，電流密度達(dá)到100 mA cm-2時(shí)，需要的過(guò)電勢(shì)為340 mV。兩電極堿性系統(tǒng)達(dá)到10 mA cm-2的電流密度需要的電壓為1.68 V。
　　2、我們報(bào)導(dǎo)了用CoP NA/

4、CC作為堿性電解甲醇的雙功能催化劑。在1.0 M KOH與0.5M甲醇中，對(duì)于析氫和甲醇氧化，電流密度為20 mA cm-2時(shí)分別需要的過(guò)電勢(shì)為-1.2 V和0.37 V。我們進(jìn)一步驗(yàn)證了基于CoP NA/CC的堿性兩電極系統(tǒng)，當(dāng)電流密度為20mAcm-2時(shí)所施加的電壓為1.42 V。
　　3、Ni2P NF/CC在堿性中可作為有效持久的析氧和尿素氧化催化劑。在1 M KOH與0.5M尿素中，尿素氧化電流達(dá)到100 mA cm-2