【摘 要】
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随着科学技术的不断发展,环境污染问题日趋严重,通过开发新能源减少环境污染迫在眉睫。由于氢气的燃烧产物只有水,并且氢气的热容量比较大,氢气作为新能源受到学术界的广泛关
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随着科学技术的不断发展,环境污染问题日趋严重,通过开发新能源减少环境污染迫在眉睫。由于氢气的燃烧产物只有水,并且氢气的热容量比较大,氢气作为新能源受到学术界的广泛关注,电解水制氢被认为是一种有效的制氢手段。电解水包括析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)和析氧(Oxygen Evolution Reaction,OER)两个反应,而氧析出反应是电解水的瓶颈反应,加快OER反应进程可以采用高效的催化剂促进电解水的正向进行。目前,最有效的OER催化剂主要是铑铱等贵金属及其氧化物,由于贵金属价格昂贵,在自然环境中储存量低,制取成本相对较高等一些不利因素,急需寻找高效、易得、低成本的OER催化剂。目前,过渡金属(铁、钴、镍和铜等)的化合物及其复合物表现出优异的OER性能,引起了研究者的广泛兴趣。碳纳米管具有比表面积大和导电性好的特性,被广泛应用于电催化OER中。基于此,本文主要从以下两个方面,对铜基非贵金属/纳米碳复合材料在电催化氧析出中的应用研究进行探讨:(1)采用电化学沉积的的方法制备了纳米尺寸的氮掺杂的硫化亚铜/碳纳米管(CNTs/N-Cu2S)复合材料采用SEM,TEM,XPS等方法对材料的形貌和组成进行表征,证明氮掺杂的硫化亚铜在CNTs成功地生成,LSV、EIS、i-t等电化学方法对制备的复合材料进行性能测试,电流密度为10 mA cm-2时,过电位为280 mV,Tafel斜率为63mV dec-1,在1MKOH电解质中进行稳定性测试15 h后,电流密度没有明显的衰减,进一步得出该材料作为OER催化剂在碱性电解质中获得优异的催化效果和稳定性。(2)用叶绿素铜钠和介孔碳为原料,通过高温退火法制备CuxO/CMK复合材料,SEM图片证明有均匀的纳米颗粒状物质生产,XRD、mapping等进一步证明该新物质是铜的氧化物,该材料在碱性介质中,进行OER和ORR(Oxygen Reduction Reaction)性能测试,均表现出了较高的电催化活性。
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