过渡金属氢氧化物三维纳米复合结构及其电解碱性海水催化性能的研究

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:babyjl1219
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
氢气(H2)具有能量密度高、可再生、可燃、燃烧可零温室气体排放等优点,是理想的可持续清洁能源载体。目前,电解水是较理想的制氢方式之一,但对淡水的严重依赖限制了其发展。电解海水可有效解决对淡水资源的依赖,有望获得几近无穷的清洁氢能,但电解海水制氢面临着阳极氯离子氧化的竞争性反应以及氯离子对电极材料的腐蚀等严峻问题。因此,开发用于海水的高效选择性析氧反应(OER)电催化剂对实现海水电解具有重要的理论和实际意义。贵金属二氧化铱(Ir O2)、二氧化钌(Ru O2)是优异的OER催化性能,但其在海水电解过程中性能不稳定,而且存在储量有限和价格不菲的缺点,在商业应用上很难得到大规模推广。基于此,本文制备了两种过渡金属镍铁氢氧化物(NiFe-LDH)基催化剂材料,并研究了其在碱性模拟海水(1 M KOH+0.5 M NaCl)和碱性海水(1 M KOH+海水)中的电催化性能。(1)采用溶剂热法在泡沫镍(NF)基底上合成了钼酸镍纳米棒(NiMoO4/NF),其可以垂直生长在泡沫镍基底上。对NiMoO4/NF通过水热法进行硫化改性,得到催化剂S-NiMoO4/NF。硫改性后可以提高材料的导电能力、抗氯离子腐蚀能力以及催化析氢的活性。采用三电极体系在S-NiMoO4/NF表面电沉积NiFe-LDH,制备S-NiMoO4@NiFe-LDH三维核壳异质结构催化剂。在1 M KOH+0.5 M NaCl中,S-NiMoO4@NiFe-LDH在HER和OER反应中达到100 m A cm-2的电流密度时分别需要170 m V和273 m V的过电位,小于诱发Cl-氧化生成Cl O-的过电位(480m V),且优于所报道的大多数催化剂。计时电流结果显示,S-NiMoO4@NiFe-LDH经20 h测试后,OER和HER的电流密度都没有明显衰减,测试后催化剂的XPS表明,OER稳定性测试后有大量SO42-生成,其对Cl-产生静电排斥作用,使得该催化剂具有良好的耐氯离子腐蚀性能;而HER的测试没有影响元素价态变化,与计时电流测试结果一致。该催化剂同时作为阳极和阴极催化剂组成两电极体系,在1 M KOH+0.5 M NaCl和1 M KOH+海水的电解质中,达到100 m A cm-2电流密度的电解电压分别为1.68 V和1.73 V,两电压值均小于贵金属Pt/C||Ir O2的性能(1.73 V和1.81 V),该电解槽在碱性模拟海水和碱性天然海水均表现出了良好的稳定性。(2)在泡沫镍基底上通过水热法首先合成纳米花状的NiFe-LDH;采用电沉积法在其表面沉积CeO2纳米颗粒,制得了CeO2@NiFe-LDH催化剂,并研究了其在含氯电解质中的析氧反应(OER)催化性能。在1 M KOH+0.5 M NaCl中的电化学测试显示,过电位265 m V可以使CeO2@NiFe-LDH在OER反应中产生100 m A cm-2的电流密度,塔菲尔(Tafel)斜率值是47.7 m V dec-1,优于单独的NiFe-LDH和CeO2@NF催化性能。主要原因可能是,引入CeO2为催化界面提供的氧空位以及与NiFe-LDH形成的异质界面均使催化剂活性得到了提高。由于天然海水中存在复杂多样的物种,CeO2@NiFe-LDH在1 M KOH+海水中,285 m V过电位下产生电流密度100 m A cm-2。在1 M KOH中对CeO2@NiFe-LDH进行测试,发现其极化曲线(262 m V过电位产生电流密度100 m A cm-2)和Tafel值(42.9m V dec-1)都与1 M KOH+0.5 M NaCl的十分接近,而两种电解液中NiFe-LDH的性能有较大差别,说明CeO2@NiFe-LDH在催化OER时不受Cl-的影响,即Cl-不改变该催化剂OER反应的内在动力学。NiFe-LDH在1 M KOH电解液中可以稳定运行30 h,在1 M KOH+0.5 M NaCl电解液中30 h的计时电流曲线显著下降。然而,CeO2@NiFe-LDH在1 M KOH+0.5 M NaCl电解液中能稳定运行30 h,该结果表明,CeO2层可有效抑制Cl-对催化剂的腐蚀。因此,CeO2@NiFe-LDH在含氯离子电解液中表现出了优异的OER催化活性和稳定性。
其他文献
<正>2021年"经济蓝皮书"坚持问题导向,敏锐捕捉经济形势变化和苗头性问题,对纷繁复杂的经济形势进行全方位深度分析,并对未来走势进行预测,内容涵盖宏观形势与政策展望,财政形势与税收分析,货币政策与金融市场,产业运行与高质量发展,投资、消费与对外贸易,
期刊
目的地形象作为旅游研究中最重要的概念之一,已经被讨论了几十年。文章通过回顾21世纪以来在旅游领域影响最大的五部期刊上发表的151篇高水平学术文献,探讨了目的地形象的理论基础以及目的地形象与其他因素之间的相互关系,旨在提供一个对目的地形象研究的系统性综述,包括目的地形象的基础理论、目的地形象的构成以及形象对旅游行为和目的地品牌的影响。文章还关注旅游群体主观感受所带来的目的地形象形成的变化,从旅游者和
将建筑学中的“风土”话语置于20世纪下半叶以来的3个建筑学转向之中进行论述。通过这样的论述,一方面拓展“风土”话语的建筑历史理论含义——从传统和历史风土向当代城市风土的转化;另一方面则试图以“风土”话语为例说明:建筑学内涵与外延的动态变化不仅意味着“外延”的不断拓展,而且需要批判性地重新回到“内涵”的迂回发展之路。
在华裔美国文学作品中,文化意象是不可或缺的一部分,在汉译时应时刻关注。该文以《喜福会》3个译本中的部分文化意象翻译为语料,探究概念隐喻视角下的文化意象的映射关系,提出相应的翻译策略。该研究将有助于探索其他更多文化意象的汉译,进一步丰富华裔美国文学的翻译研究。
<正>"好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。"(《春夜喜雨》)"两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。"(《绝句四首其三》)"读书破万卷,下笔如有神。"(《奉赠韦佐丞丈二十二韵》)"会当凌绝顶,一览众山小。"(《望岳》)
期刊
教师在教学习作单元时,可以针对教材编排特点,采用逆向设计的思路来展开。可以聚焦“学习成果”,通过以下路径组织教学:一是实施厘整策略,让学生在自主梳理的过程中明晰学习成果;二是实施进阶策略,让学生在逐层体验中建构学习成果;三是实施融合策略,让学生在多维融合中丰富学习成果。通过综合施策,促进学生在实践过程中对表达要素的理解和掌握,推动习作单元教学走向深入。
<正>注销税务登记是指纳税人由于法定原因终止纳税义务时,向税务机关申请办理取消税务登记的手续。注销税务登记是税务机关对纳税人管理的最后一道防线,对依法维护国家税收安全、履行税收职责发挥着至关重要的作用。2018年以来,为贯彻落实国务院“放管服”和优化营商环境要求,税务部门持续深化改革,优化税务注销办税流程,并通过配套设置风险监控指标等方式把好“出口关”,为解决市场“退出难”提供了良好的政策及技术支
期刊
大概念是学科顶层概念,是具有持久价值和迁移价值的原则、思想和方法。习作单元是统编版小学语文教材中的特殊单元,运用大概念进行单元整体教学对习作单元教学有重要价值。文章结合实践,阐述了基于大概念聚焦单元内容,提炼习作主题;围绕大概念设置关联性目标,明确习作焦点;阐释大概念组合学习任务,推进习作进程;回归大概念实施整体评价,提升习作迁移力等实践策略。希望能够提升教学效率与学生学习力,予以习作单元整体教学
介绍一种移动式液压顶升装卸装置的主要技术参数、主要结构、主要特点、计算分析和试验测试等。该装置采用柴油机提供动力驱动液压传动系统实现装置的走行及顶升功能;采用可编程序控制器,自动化程度高,具有良好的使用性能和安全可靠性。
目的 探讨对眼科护生的教学上,应用以问题为基础的教学法(problem-based learning,PBL)对护生批判性思维能力培养的效果。方法 纳入2019年1月—2020年10月眼科护生60名,随机对护生进行分组,试验组与对照组每组各30名,对照组使用传统讲授式教学方式,试验组应用PBL教学法,比较各组教学后的理论考核成绩、批判性思维能力评分变化情况。结果 试验组的护生在理论考核成绩上明显高