复合金属氧化物/碳纳米纤维的制备及电催化析氢性能研究
当今社会，人类可持续发展所面临的能源和环境问题尤为突出，开发环境友好型能源是实现可持续发展的必然趋势。氢能是一种来源广、热值高的理想的清洁能源。在现有的产氢方法中，工业化电解水操作简便、无污染、清洁环保，是理想的产氢方法。理想的电催化材料应具有较小的过电位，较大的电流密度与比表面积，较优的电催化活性，良好的导电性和优秀的长期稳定性。值得注意的是现有技术中最优秀的析氢电催化剂是铂系材料，然而，它的稳定性差，成本高，产量低，这些都阻碍了它的大规模应用。因此，开发含量丰富，能耗低的析氢电催化剂替代贵金属材料是现代工业化发展的需要。 本论文以杂多酸和乙酸镍为前躯体溶液，采用静电纺丝技术和煅烧技术制备出复合纳米纤维材料，并对其形貌，结构及其析氢性能进行测试研究。主要内容具体如下： 1．首先，调节磷钨酸与乙酸镍的不同摩尔比的前驱体溶液，然后采用静电纺丝技术制备出复合纳米纤维，再在箱式电阻炉中进行高温煅烧，制备出高活性的PW12Ni5O43.5/FTO（同源）三元复合金属氧化物析氢催化剂。然后将PW12Ni5O43.5/FTO（同源）与PW12Ni5O43.5/FTO（异源）及W12Ni5O41/FTO通过同样的表征手段和电化学测试进行对比。结果显示，以摩尔比例为1∶5的PW12与NiAc2得到的结晶PW12Ni5O43.5（同源）具有优异的析氢性能，塔菲尔斜率为57mV/decade，起始电位为-0.35V。所以，PW12Ni5O43.5/FTO（同源）电催化析氢性能较好。 2．首先，调节硅钨酸与乙酸镍的不同摩尔比的前驱体溶液，然后采用静电纺丝技术制备出复合纳米纤维材料，最后在氮气保护下的管式炉中进行高温煅烧制备出高活性的SiO2/WO3/NiWO4三元复合氧化物修饰的碳纳米纤维（SiWNi-CNFs）析氢催化剂。然后将SiWNi-CNFs与SiW-CNFs，WNi-CNFs，W-CNFs通过相同的表征手段和电化学测试进行对比。结果显示，SiWNi-CNFs在酸性溶液中的塔菲尔斜率最小为48mV/decade，并且在电流密度为10mAcm-2处的过电位是-0.32V。所以，SiWNi-CNFs具有极好的电催化析氢活性。
静电纺丝;杂多酸;复合金属氧化物;电催化剂;析氢性能
长春工业大学
硕士
化学
杨国程
2019
中文
TQ426;TQ116.2
2019-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）