【摘 要】
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为了建立新的氢能体系,逐步取代传统的化石基能源,达到国家早日实现碳中和的目标,加快电解水制氢催化剂的研究势在必行。基于这样的背景下,选取铂族金属中性价比最高的钌基催化剂;以自然界容易获取的生物质为反应基底,利用生物质多孔的特点,进行析氢反应的优化,构建了双金属-生物质碳基催化剂。基于上述分析,本文有以下两个研究,主要内容如下:（1）介绍了一种简单方法合成了Ru M-C双金属纳米混合物的途径,并比较
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为了建立新的氢能体系,逐步取代传统的化石基能源,达到国家早日实现碳中和的目标,加快电解水制氢催化剂的研究势在必行。基于这样的背景下,选取铂族金属中性价比最高的钌基催化剂;以自然界容易获取的生物质为反应基底,利用生物质多孔的特点,进行析氢反应的优化,构建了双金属-生物质碳基催化剂。基于上述分析,本文有以下两个研究,主要内容如下:（1）介绍了一种简单方法合成了Ru M-C双金属纳米混合物的途径,并比较了引入不同金属（V,W,Mo,Zn,Cu）和Ru掺杂的电化学性能。将金属化合物引入到木耳当中,通过简单的浸渍方法将二者融合,制备的催化剂出现了片状的结构,有利于活性位点的暴露,同时,随着金属的引入,催化剂的活性也随之提升,证明了不同金属的嵌入对Ru-C本身的形貌和性能有一定的影响。本实验选取了最优的Ru V-C进行了详细的分析和表征,电化学测试可以说明,电催化活性的顺序是Ru V-C＞Ru Zn-C＞Ru W-C＞Ru Mo-C＞Ru-C＞Ru Cu-C＞BF-C。所制备的Ru V-C表现出了优异而稳定的HER活性,在电流密度为10 m A cm-2时,其过电位低至65.78 m V,Tafel斜率达到45.26 m V dec-1。（2）以自然界中废弃的生物质为载体,以KOH作为活化剂,用简单的浸渍法将钌、钒双金属负载在生物质基底上,再高温炭化的方法制备生物质碳基催化剂。这种催化剂的制取降低了经济成本,在经过扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼等表征手段,对催化剂的样貌和组成进行了进一步的分析,并且通过电化学测试说明了其催化活性。结果表明,具有优异性能的Ru-V-GP材料具有不规则的球状结构,在炭化过程中因为生物质基底的原因,使基底的碳无规则,产生了缺陷结构。电化学测试结果表明,在1 mol L-1KOH的电解质溶液测试下,当电流密度为10 m A cm-2,其过电位为109.6 m V,塔菲尔斜率为191.2 m V dec-1。更令人兴奋的是,Ru-V-GP具有优异的稳定性,在连续10 h的稳定性能测试中,电位仅降低了17 m V,具有高稳定性。
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