CoNiS基催化剂的制备及其催化产氢特性研究

发布时间：2023-05-27 03:55

　　面对日益严重的能源危机和环境问题,开发和研究可再生的绿色能源来替代化石燃料是环境和能源领域一个非常重要的课题。氢作为一种能量载体的研究和应用受到了广泛的关注。水分解则是利用催化剂将其他形式能量转化为氢气的一种可再生手段。Pt和Ru等金属及其氧化物作为水裂解常用的催化剂,但高昂的成本和资源稀缺性限制了其大规模应用。因此开发高催化活性的非贵金属催化剂对于水裂解产氢技术意义重大。本论文以CoNiS基材料为研究对象,探索其作为电催化和光催化产氢催化剂的应用,为发展高效的非贵金属产氢催化剂提供知识积累。1.采用磁控溅射镀膜在碳布基片上制备CoNi合金薄膜,然后高温硫化的方法制备CoNiS电极。研究了CoNiS电极电催化析氢的活性和稳定性。与单组元金属硫化物CoS电极相比,CoNiS电极表现出高的电催化析氢活性和稳定性。CoNiS电极达到10 mA/cm²电流密度时所需的电位为253 mV,塔菲尔斜率为54 mV/dec,经1000次循环而没明显出现催化析氢活性的退化,说明其是一种高活性的非贵金属产氢催化剂。2.采用CoNi-MOF作为前驱体制备CoNiS,并将其作为TiO<...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 可再生能源和氢能
    1.2 产氢反应
    1.3 光催化水裂解产氢原理
    1.4 常见水裂解反应光催化剂
        1.4.1 二氧化钛
        1.4.2 金属氧化物
        1.4.3 金属硫化物
        1.4.4 氮化物
        1.4.5 硫氧化物和氮氧化物
        1.4.6 纳米复合材料、Z-结构和异质结体系
    1.5 CoNiS产氢催化剂
    1.6 本文的研究目的和主要内容
第二章 材料的制备和结构性能表征方法
    2.1 仪器与设备
    2.2 原料与化学试剂
    2.3 CoNiS电催化剂的制备与电催化析氢测试
        2.3.1 CoNiS电催化剂的制备
        2.3.2 电化学性能测试
    2.4 TiO₂@CoNiS杂化材料的制备与光催化产氢测试
        2.4.1 TiO₂@CoNiS杂化材料的制备
        2.4.2 TiO₂@CoNiS杂化材料光催化产氢测试
    2.5 材料结构的表征
        2.5.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.3 透射电子显微分析(TEM)
        2.5.4 紫外-可见漫反射分析(UV-Vis DRS)
        2.5.5 比表面积测试(BET)
        2.5.6 光致荧光测试(PL)
        2.5.7 瞬态光电流测试
        2.5.8 X射线光电子能谱(XPS)
第三章 CoNiS的电催化产氢特性研究
    3.1 实验方法
    3.2 形貌结构表征
    3.3 电催化析氢性能
    3.4 本章小结
第四章 TiO₂@CoNiS杂化材料的光催化产氢特性研究
    4.1 实验方法
    4.2 结构表征与分析
    4.3 光催化产氢特性
    4.4 光催化产氢机制
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3823841