【摘 要】
:
氢能是一种经济高效、环保的可再生能源,被认为是化石燃料的理想替代者。电解水制氢是制备氢燃料最有潜力的清洁方法。但是,该技术的发展受到了阳极析氧反应(OER)缓慢动力学的制约。已经开发出在OER中具有高性能的贵金属催化剂,如RuO2、IrO2。但是,它们在工业上的应用受到高成本和稀缺性的限制。目前,已经开发出各种低价高效的非贵金属电催化剂。其中,过渡金属磷化物展现出优异的性能,得到了科学家的广泛关注
论文部分内容阅读
氢能是一种经济高效、环保的可再生能源,被认为是化石燃料的理想替代者。电解水制氢是制备氢燃料最有潜力的清洁方法。但是,该技术的发展受到了阳极析氧反应(OER)缓慢动力学的制约。已经开发出在OER中具有高性能的贵金属催化剂,如RuO2、IrO2。但是,它们在工业上的应用受到高成本和稀缺性的限制。目前,已经开发出各种低价高效的非贵金属电催化剂。其中,过渡金属磷化物展现出优异的性能,得到了科学家的广泛关注。本论文合成了两种钴基磷化物用作高效的OER催化剂,分别是Mn-CoP、Fe-CoP NSs。具体如下:(1)受分级结构和原子掺杂策略的启发,我们合成了由多孔纳米片组装的Mn掺杂的CoP分级微球,用作高效的OER电催化剂。首先由水热法合成Mn-Co-EG分级微球前驱体,接着在管式炉中于空气氛围下高温退火得到CoMn2O4多孔分级微球,最后在惰性气体氛围下利用化学气相沉积(CVD)低温磷化得到Mn-CoP。通过XRD、XPS、ICP等探究了Mn-CoP的晶相、化学组成以及元素的价电子态,随后使用TEM、SEM、HRTEM等观测了Mn-CoP的结构特征,然后利用BET测试了比表面积和孔径分布,最后通过电化学测试评估其OER活性。Mn-CoP在电流密度为10 mA cm-2时的过电位和Tafel斜率分别为285 mV和34 mV dec-1,性能远超过商业RuO2(330 mV和65 mV dec-1)。此外,经过3000圈的CV循环扫描与50 h的计时电流测试发现Mn-CoP展现出卓越的稳定性。(2)受二维纳米片结构和原子掺杂优势的启发,我们合成了富缺陷的Fe掺杂的CoP纳米片(Fe-CoP NSs),表现出优异的OER活性。首先由溶剂热法合成ZIF-67NSs,然后利用路易斯酸的刻蚀作用,使用FeCl2的乙醇溶液处理ZIF-67,得到表面有类十字通道的Fe-ZIF-67 NSs,随后在空气中退火缓慢氧化成Fe-Co3O4 NSs,最后在N2氛围下利用CVD磷化得到Fe-CoP NSs。之后,利用TEM、HRTEM、SEM分别观测了Fe-CoP NSs的内部精细结构和外部形貌,使用XRD、XPS、ICP、EDS等测试了其晶相、化学成分以及各元素的价电子态,并通过电化学测试评价了其OER性能。测试发现Fe-CoP NSs具有优异的OER活性。在电流密度为10m A cm-2时,其过电位和Tafel斜率分别为312 mV和56.1 mV dec-1,超过了RuO2(344 m V和62.4 m V dec-1)。此外,在经过2000圈CV循环测试和20 h计时电流测试后,Fe-CoP NSs的性能机会没有衰减,展现出良好的稳定性和耐久性。总之,本文为合成高性能、高稳定的过渡金属磷化物OER电催化剂提供了有效的合成方法。
其他文献
根据我国绿色发展战略,到2025年快递包装领域需全面建立绿色政策标准体系,达到统筹资源、合理配置、可持续发展的整体战略目标。本文通过宏观分析和微观调研结合的方式,首先用NAR神经网络时间序列预测方法预测了我国快递业务量发展趋势,验证了快递包装回收规范化制度化的紧迫性和必要性。基于795份问卷调查从用户层面针对基本现状、回收行为、回收意愿、认知情况及重要程度进行具体分析,研究了环保意识较高的大学生群
本论文针对酸酐酯化反应体系,考察了钼化物和碳化物催化剂的催化性能。首次研究发现二硫化钼及碳化钼催化剂对琥珀酸酐与甲醇和乙醇的酯化反应具有优异的反应速率和选择性。同时,本论文研究中还探究了以上两类催化剂在乙酸酐、马来酸酐、苯甲酸酐及邻苯二甲酸酐等酸酐与甲醇或乙醇的酯化反应中的催化性能。首次提出了二硫化钼及碳化钼新型催化剂催化酸酐酯化反应的反应机理。(1)二硫化钼催化酸酐酯化反应及其机理针对琥珀酸酐酯
台风对中国影响的最重要方面是台风所带来的降水,台风降水的多寡往往直接决定着台风活动频繁区域的旱涝状况。安徽省横跨长江和淮河流域,处于中国的东部季风区和南北气候过渡带内。台风降水常给安徽省带来区域强降水、大风等灾害性天气,造成严重的经济损失。论文根据安徽省汛期降水分布特点和大气环流特征,将安徽省汛期阶段划分为前汛期、梅雨期、黄淮雨期、伏期、后汛期共5个阶段,并在识别影响安徽省台风降水事件的基础上,分
挥发性氯代芳烃是含氯挥发性有机化合物(Cl-VOCs)之一,可导致人体畸形、癌变、突变并引起一系列环境问题。亚硝酸(HONO)是对流层重要的污染物并广泛分布在大气中,它可以吸收紫外光解离生成HO·自由基,这对大气中大多数水溶性污染物的转化和去除起着重要作用。因而本论文选取邻二氯苯(o-DCB)、2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)和4-氯联苯(4-PCB)作为目标污染物,以HONO作为HO·
帕金森氏病(Parkinson’s Disease,PD)是一种严重危害中老年人健康的慢性神经退行性疾病,给社会带来了沉重的经济负担。已有研究表明,单胺氧化酶B(monoamine oxidase-B,MAO-B)参与了帕金森氏病的发生和发展,通过药物抑制单胺氧化酶的活性可改善PD患者的症状。目前,已成功上市MAO-B抑制剂有雷沙吉兰、司来吉兰和沙芬酰胺,这些药物可提高多巴胺水平,在缓解PD症状方
近年来,随着现代制造工艺的不断发展,普通数码相机的机械结构愈加稳定,继而逐步成为近景摄影测量采集数据的主要设备,近景摄影测量也因此焕发了新的活力。普通数码相机属于非量测相机,不具备记录内方位元素的功能,必须进行相机检校以准确测定内方位元素、光学畸变等参数,否则会直接影响摄影测量成果的精度。因此,数码相机的检校方法已成为近景摄影测量和计算机视觉领域的研究热点之一。本文以数码相机检校为研究对象,首先对
贵金属基催化剂如Pt/C、IrO2和RuO2等被认为是优异的电催化剂,但是资源稀少和价格昂贵限制了其发展,因此寻求低成本且高性能的非贵金属催化剂来代替贵金属催化剂成为近年来的研究热点。尽管研究人员已做出了许多贡献,但开发低成本、高活性、稳定的过渡金属基双功能(OER和HER)电催化剂仍然是电解水研究中的一个具有挑战性的课题。而过渡金属磷化物(TMPs)具有良好的导电性、快速的电荷转移能力和反应动力
炎症是机体对于外界刺激产生的一种防御反应,慢性炎症一直是人们致力于解决的重要疾病之一。目前在临床上使用的抗炎药物主要包括非甾体类抗炎药和甾体类抗炎药两大类。然而,这些药物都普遍存在一定的毒副作用,加之长期使用会导致不同程度耐药性的产生,因此开发高效、低毒、无耐药性的新型抗炎药物是药物化学的重要研究领域之一。以天然产物作为先导化合物,并对其结构进行改造和优化是开发新型药物的一种重要方法。通过文献调研
图像融合旨在协同利用同一场景下的多种成像传感器的图像信息,增加对场景的感知和对目标的识别能力等。红外与可见光图像融合是图像融合技术领域的重要分支,其通过充分综合红外与可见光图像的互补信息,得到符合实际需求的信息量丰富的清晰图像,被广泛地应用于计算机视觉、目标探测与识别、视频监控、军事等诸多领域。一个好的融合方法的关键是有效的图像信息提取和适当的融合规则。近年来,基于多尺度分析的方法与基于显著区域分
铁(Fe)是植物生长必需的微量营养元素,对于各类生命活动都有极其重要的意义,如光合作用、呼吸作用等。即使铁在土壤中含量很高,但铁在中性和碱性土壤中通常以稳定的不溶性铁络合物的形式存在,导致植物铁吸收能力降低,抑制其生长和发育,因而降低作物产量和营养品质。因此,发现和鉴定调控植物缺铁胁迫响应的新基因并研究其作用机制,对于利用分子育种途径提高植物铁吸收能力无疑具有重要的理论意义和潜在应用价值。本文通过