PSS-PPy改性Ni-Co-P电催化剂的制备及析氢性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sallen009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着清洁电能的生产成本不断降低,寻找一种经济可靠的储存和转化闲置电能的方式迫在眉睫。氢气是一种环境友好的高能量密度能源,不仅可以作为燃料直接燃烧,还可以作为化工原料转化成其它高价值化学品。因此,在众多电能储存方式中,电解水制氢以其简单高效的工艺受到相关研究人员的广泛关注。过渡金属磷化物因其良好的电催化析氢性能、优良的导电性以及低廉的生产成本等特点被认为是理想的电催化析氢材料,然而常见的过渡金属磷化物制备方法通常伴随PH3、白磷等有毒易自燃物质的产生,且需要较高的制备温度。为了克服以上缺点,本文通过使用电沉积和化学沉积的方法,在室温常压的条件下制备和修饰过渡金属磷化物自支撑电极,得到了性能良好的过渡金属磷化物电催化剂。论文的具体研究内容如下:(1)使用简单的一步电沉积法,在铜箔(Copper Foil,CF)基底上生长了具有层级结构的非晶Ni-Co-P纳米球阵列。通过设计单因素变量实验调控镀液金属主盐比、次亚磷酸钠使用量、镀液pH、沉积电压和沉积时间五组变量,得到最佳Ni-Co-P制备工艺条件。Ni-Co-P/CF自支撑电催化剂在碱性电解液中表现出良好的电催化析氢性能,在10 mA cm-2和100 mA cm-2的电流密度下仅需96 mV和190 mV。(2)使用电沉积法和化学沉积法,通过在Ni-Co-P表面包覆聚吡咯-聚对苯乙烯磺酸钠(PSS-PPy)制备了PSS-PPy/Ni-Co-P/CF自支撑电催化剂。导电聚合物PSS-PPy在Ni-Co-P包覆在表面形成了典型的核-壳结构,增强了材料的导电性和亲水性,同时PSS-PPy在Ni-Co-P表面引入了大量的活性位点。第一性原理计算证明,PSS-PPy从Ni-Co-P表面转移了部分电子,这导致Ni-Co-P表面的氢吸附自由能更接近0,同时PSS-PPy的引入加快了水分子的裂解,加速了电催化析氢的反应动力学。PSS-PPy/Ni-Co-P/CF在中性电解液中的过电位为106 mV,在碱性电解液中仅为67 mV,PSS-PPy/Ni-Co-P/CF在中性电解液、碱性电解液甚至是在海水中均表现出了优异的稳定性,展现出了良好的实际应用价值。上述材料的电催化析氢性能处于目前已报道同类材料的前列,且制备全过程均在常温常压条件下,原料廉价易得,制备工艺简单易行,为发展高效价廉的电催化析氢技术提供了新思路。
其他文献
因为两层浅水方程较单层浅水方程及多维浅水方程更能准确地模拟现实中各类流的规律,在处理许多与地球物理流动、环境及水利工程等实际问题上都具有较好的效果,所以近年来被学者们广泛研究。但因为两层浅水方程作为一种偏微分方程以及其自身存在的耦合项和双曲约束,导致很难直接计算出精确解,所以对其进行数值求解的研究就变得尤为重要。因此本文构造了两类求解两层浅水方程的平衡性数值方法,分别为有限体积WENO方法和有限元
有机无机杂化材料兼具有机材料的成型性好与无机材料的耐高温、强度高等优点,由于有机无机杂化材料的优异性能使其在航空航天、工业生产等多方面得到广泛的应用。对无机粒子进行有机无机杂化不仅可以改善无机粒子成型性差的缺点,而且可以使制备的复合材料具有优异的力学性能以及热性能。本文选用中空陶瓷微球(FA)、中空玻璃微球(HGB)、膨胀硅铝酸盐(EVMT)三种无机粒子,通过简单的物理共混和模压成型的方式与磷酸盐
反应扩散方程是一类抛物型偏微分方程,常被人们用来定量或者定性的研究某些复杂的生活现象。通常情况下,反应扩散方程很难求解。近年来,人们构造了各种各样的数值方法去求这类方程的近似解。一般来说,一个数值方法只有能够正确的反映出连续方程的动力学性质,才具有实际意义。因此,构造能够保持反应扩散方程动力学性质的数值方法,是一个值得研究的课题。本文针对两类反应扩散方程,以保持反应扩散方程精确解的正性、有界性以及
在流体力学中,不可压缩流动问题占有很大比重,对这些问题进行研究具有重要意义。在计算流体力学中,已发展出众多针对不可压缩流动的数值算法,各有利弊。本文在对国内外的相关研究情况进行梳理后,将虚拟压缩法和矢通量分裂法结合起来组成新方法虚拟压缩—矢通量分裂法,用虚拟压缩法解决不可压流动中压力和速度的耦合问题,用矢通量分裂法处理对流项。将新方法用于不可压缩流动的数值计算,验证了方法的可行性。首先详细推导了虚
海洋生物污损给我国海洋渔业、海上运输业等造成了难以估量经济损失,严重阻碍了我国海洋经济的发展。海洋防污涂料是当前海洋生物污损防控的重要手段之一。传统型海洋防污涂料在抑制污损的同时会给海洋生态环境造成严重破坏,因此环境友好型海洋防污材料的研发已经成为世界各国关注的焦点问题。聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)是一种性能优异的有机硅基体材料,具有低表面能、高疏水性、高弹
随着社会各生产领域应用需求多样化,现场可编程门阵列(FPGA)作为一种可编程逻辑,成为人们谈论的重要话题。FPGA光纤通信数据为计算机、通信、汽车电子等设备设计注入了新的技术的改革和发展活力,但在长久的发展中任旧存在一系列的问题。基于FPGA的光纤通信数据传输系统,硬件部分由光纤收发模块、GTX收发器、PCIe总线、PCIe接口控制器和高速存储设备组成,软件部分由经测试驱动及应用配置两部分组成,具
生命系统是由能量代谢维持的,而富含碳氢化合物的脂类为许多生物体提供了能量来源。由于新的能源并不总是随时可以获取的,所以在细胞和组织中储存脂质的能力往往对生存至关重要。脂滴就是细胞内的“脂质库”。本课题通过自下而上的方式构建了人工脂滴模型,解决了天然脂滴分离纯化困难的问题,并且利用人工脂滴与脂肪酶的水解反应在巨型磷脂囊泡内观察了人工脂滴的水解行为。人工脂滴由天然脂滴中含有的成分(磷脂和三油酸甘油酯)
人类社会经济活动的加速发展,发展势头的突飞猛进的工业进程,都离不开各种资源的开发和利用。在陆地资源逐渐枯竭的今天,人们把目光投向了海域。深海是尚未被人类充分认识和开发利用的重要战略资源之一。深海区域因其常年黑暗,且高盐、高压、水温跨度大(深海热液和海底冷泉)等特点,孕育了多种多样的海洋微生物。海洋微生物在如此复杂的海洋环境中生存,因此代谢产物也具有很大的研究价值。本研究的样品来自于蛟龙号采集的西南
本文首先综述了纤维增强地聚合物在高温下的组织结构、力学和热学性能演化机制,包括阐明纤维增强地聚合物在高温后的质量损失、热膨胀和热导率等热性能;接着,分析了不同类型纤维增强地聚合物在高温后残余抗压强度的力学性能关系,并根据微观结构和成分的变化揭示了地聚合物受热后的微观结构和矿物学特征。其次,本文采用强搅拌法制备了E-玻璃纤维增强地质聚合物复合材料(E-GF/GP),系统研究了E-玻璃纤维含量和长度对