Ru-MoS2@导电载体复合材料的制备及电催化析氢性能的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fighterok
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
近年来,能源需求的逐渐增加和化石燃料的逐渐枯竭,急需开发绿色清洁的可再生能源。氢能因燃烧热值高、易生产、无污染等优势受到了广泛关注。在目前的制氢途径中,电解水制氢是一种绿色且可持续的策略。然而,由于在电解水制氢中催化性能优异的铂基催化剂因成本高昂,储量低等问题限制了电解水制氢的发展。层状MoS2纳米片因其制备成本低且具有独特的电子结构,尤其是在边缘位置拥有适宜的氢吸附自由能,被认为是取代铂基催化剂潜在的替代者之一。但是,MoS2存在着基面惰性和导电性差等问题,因此,需要通过掺杂/复合等手段对其进行结构调变以提高其析氢催化活性和稳定性。论文采用水热法和超重力法分别制备Ru-MoS2@NC和Ru-MoS2@PPy电解水析氢催化剂,旨在从合理的催化剂结构设计出发,在导电载体上垂直生长MoS2纳米片,暴露更多边缘位置的同时增加MoS2的导电性,此外通过金属掺杂激活MoS2惰性基面,从而制备高活性和高稳定性的析氢催化材料。主要研究内容及结论如下:(1)采用硬模板法制备了中空的碳纳米球(NC),并在Ru金属的辅助下通过水热法将MoS2均匀地生长在NC的表面,制备了Ru-MoS2@NC复合催化材料。研究发现Ru不仅能够诱发2H-MoS2转变成1T-MoS2,而且能辅助MoS2在NC表面垂直生长的更加密集和均匀,产生更多的活性位点,提升材料的催化活性。当Ru的含量为3.39 wt%时,制备的Ru-MoS2@NC在1.0 M KOH溶液中表现出优异的电解水制氢活性,在10 m A cm-2下具有78 m V的过电位,相比于纯MoS2的过电位(362 m V)催化活性得到了显著提升。(2)以硫脲为硫源,以Mo O3@PPy中的Mo O3核为钼源,采用原位限制生长的方式制备了中空MoS2@PPy纳米线,然后通过超重力法将Ru负载到MoS2纳米片表面,合成了具有垂直排列的中空核壳结构Ru-MoS2@PPy催化材料。Ru和PPy的引入可以明显提高材料的催化活性。此外,MoS2纳米片是由内到外穿过PPy层,且在其表面垂直生长,这种生长方式强化了MoS2与PPy之间的相互作用,可以有效防止电催化过程中MoS2纳米片的团聚,提高了材料的催化稳定性。Ru-MoS2@PPy不仅在10 m A cm-2时表现出39 m V的低过电位,且在40000次循环伏安测试后催化活性没有发生明显的下降。
其他文献
目的:探讨超声膀胱内前列腺突出度(IPP)对经尿道大禹刀前列腺剜除术的疗效及术后并发症的相关因素。方法:选取医院确诊的40例前列腺增生患者,根据术前超声IPP程度的不同将其分为显著组和对照组,每组20例。对比两组术后尿动力参数最大尿流率(Qmax)、残余尿量(PVR)、国际前列腺症状评分(IPSS)、手术疗效以及术后并发症,分析超声膀胱内IPP与术后疗效及并发症的相关性。结果:显著组和对照组术后Q
期刊
本文着眼于城市VOCs组分清单中的第二大排放源—溶剂使用与喷涂造成的VOCs排放的净化问题,相比于自身拥有充足热源的炼化、石化等排污行业,这类有机污染物更加需要也更加重视高效净化的低温催化氧化催化剂。本研究设计了一种介孔催化剂合成方法,可使用简单模板法合成3D-Mn Co Ox和3D-Mn Ce Ox复合金属氧化物,这种具有三维立方规整孔结构的催化剂表现出了极其优异的VOCs催化氧化活性。本文通过
学位
挠性印制电路板作为基础电子元器件,已广泛应用于电子信息技术产业,为了实现电路板各层电子元件互连,需要对板上导孔进行黑孔化电镀铜处理。目前黑孔化法存在整孔液对电路板基材改性效果差从而导致的电镀效果不佳等问题,且黑孔化技术基本被国外公司垄断。本文针对上述问题和现状,首次提出采用理论模拟结合实验的方式,对整孔液进行复配研究,以加强孔壁沉积碳黑颗粒吸附强度,提升导电层电镀效果。本文采用理论模拟结合实验的方
学位
高炉煤气是炼钢企业产生的一种可燃性气体,其产量大且含有H2S和COS等硫化物,生态环境部在2019年4月发布的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中严格规定了高炉煤气中硫化物的排放标准。因此,高炉煤气中硫化物的深度脱除成为目前钢铁行业急需解决的问题。首先,本文根据高炉煤气的含硫特点,以难以脱除的有机硫COS为研究重点,构建出能同时高效脱除H2S和COS的配方型溶剂脱硫体系,该配方型溶剂以甲基二乙
学位
本文研究氯铝酸型离子液体催化2,4-二氯氟苯和四氯化碳的烷基化反应,间歇反应在三口烧瓶中进行,反应产物采用液相色谱分析。首先,研究AlCl3对该反应的催化性能作为参照。气质联用(GC-MS)、H核磁、C核磁表明,烷基化反应只生成2,4-二氯-5-氟三氯甲苯和二氯?双(2,4?二氯?5?氟苯基)甲烷。以2,4-二氯氟苯转化率、2,4-二氯-5-氟三氯甲苯产率为指标,对离子液体催化剂进行了筛选。结果表
学位
针对愈发严重的全球气候变暖现象,降低燃煤电厂CO2的排放对于缓解温室效应具有重要意义。用于CO2分离的胺基功能化聚丙烯酸酯复合材料具有CO2吸附效率高、能耗低、稳定性好的特点,且其再生过程所需要能量可以由电厂尾部的烟气余热提供,因此具有较高的经济效益和广阔的应用前景。本文紧紧围绕胺基功能化聚丙烯酸酯复合材料的规模化制备展开研究工作,主要内容包括:(1)对聚丙烯酸酯基体规模化制备进行逐级放大,首先通
学位
随着我国石油化工行业的蓬勃发展,负载型金属纳米催化剂在加氢反应中的应用也更加广泛。目前,工业上对Pd催化剂的研究主要集中于载体改性和添加助剂,对于Pd纳米颗粒尺寸调控以及合金化的应用研究较少。因此,本文通过实验探究了Pd纳米催化剂的尺寸调控、二元合金及三元合金,为烯烃选择性加氢反应的工业应用提供参考。本文研究内容主要如下:(1)通过改变聚乙烯吡咯烷酮的加入量、浸渍液p H值以及焙烧温度,调控催化剂
学位
纳米材料由于其自身独特的光热性能、可达到较高载药量、表面可多功能化等优势,在肿瘤治疗和皮肤创伤修复中得到广泛的应用。相较于传统直接给药的治疗方式,将药物装载在纳米材料中,并多功能化构建多模式纳米递送系统,可以降低药物的生物毒性,提高药物的半衰期和提高药物的利用度。因此,本文开发了基于中空普鲁士蓝构建的多模式纳米制剂用于肿瘤的联合治疗和糖尿病型慢性伤口的修复。具体内容如下:(1)基于中空普鲁士蓝构建
学位
煤矿开采过程中会产生大量低浓度瓦斯(甲烷浓度小于7 vol%),这部分瓦斯因无法有效利用而大量排空,对环境造成严重污染。催化燃烧是治理和利用低浓度瓦斯的有效方法。现有的甲烷催化燃烧数值模拟研究的都是Pt基催化剂,Pd基催化剂的活性高,工程应用更多。本文使用Fluent和CHEMKIN软件数值模拟了不同操作条件(入口温度、入口浓度、入口速度)和结构参数下甲烷Pd催化燃烧特性,开发低浓度瓦斯催化燃烧的
学位
氢气能量密度高,且使用过程中不会产生污染,有很大代替化石能源的潜力。在各类制氢技术中,电解水制氢因具有清洁、安全、高效等优势,受到广泛的关注。电解水过程涉及析氢反应(HER)和析氧反应(OER)两个半反应,催化HER和OER最常用的是贵金属催化剂,但是其价格高昂、耐久性差,且催化反应时还需要借助粘结剂固定在电极上,可能会遮挡活性位点,不利于大规模的工业化应用,所以探究具有高催化活性的自支撑非贵金属
学位