普鲁士蓝类似物(PBA)膜结构材料的制备及其电化学性能的研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoucun7
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
电解水作为解决可再生能源间歇性问题的关键技术之一,由阴极的析氢反应(HER)和阳极的析氧反应(OER)组成。为了提高反应过程的转化效率以及降低反应过程中的过电位,发展Ni、Fe、Co、Mo等过渡金属催化剂催化剂至关重要。为了制备廉价、环保的水分解电催化剂,本论文采用具有丰富的金属活性位点及形貌可调节的普鲁士蓝类似物(PBA)作为研究对象,旨在探索出制备方法简单、催化性能卓越的水分解电催化剂:(1)通过一种简便的方法制备了负载在碳纸上的富氧空位非晶多孔镍铁氢氧化物纳米层(NiFe(OH)x/CP),该方法通过简单的两步电沉积法在碳纸上沉积Ni(OH)x/PB层,随后在强碱溶液中进行刻蚀。其中,PB纳米膜前体物作为铁源和模板,用于形成非晶多孔NiFe(OH)x纳米层。NiFe(OH)x在CP上的负载量为0.8mg·cm-2,表现出优异的OER活性。在碱性电解液中,达到100 mA·cm-2的电流密度,仅需要施加低至303 mV的过电位,Tafel斜率低至33.8 mVdec-1。与已报道的双金属化合物相比,其性能处于最佳行列,且优于商业化的IrO2。此外,NiFe(OH)x/CP表现出了优异的稳定性,在电解水50h后仍能保持良好的OER活性。大量分析表明优异的电催化OER性能得益于无定形和扭曲结构产生的大量氧空位、Ni和Fe组分之间的协同效应、合理的Ni/Fe 比例以及碳纸基底良好的电荷传输和传质。这项工作为合理设计和制备具有大量氧空位的无定形多孔结构提供了一条新途径。(2)提出了 PBA纳米膜催化剂在任意导电基底上生长的普适性方法。实现了在不同基底(Ni、Fe、Co、Mo、W、Steel、Ti、Ta、FTO、Ni/CC 等)表面生长 PBA 纳米膜。其中,Steel以及Ti基底负载的自发生长的普鲁士蓝纳米膜的几何面积可达10 cm ×10 cm。并且对PBA/Ni/CC样品进行高温磷化(NiFeP/CC),制备了高效的双功能催化剂用于碱性电解质全分解水。磷化后催化剂表现出优异的OER活性以及HER活性。且其组成的全电解水系统仅需要1.57 V的电解电压即可达到10 mA·cm-2电流密度。此外,其电解水系统中表现出优异的稳定性,在长达300 h的电解水的过程中表现出稳定优异的催化活性。这项工作不仅提出了一种新型高效双功能催化剂的制备方法,并且为PBA电催化剂在能量转化以及储能等电催化方向的研究提供了有益借鉴。
其他文献
学位
学位
学位
目的 基于动物实验,探讨青蒿素(artesunate, Art)对心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation, CPR)后肺组织是否具有保护作用及可能的机制。方法 将24头健康雄性大白猪随机分为假手术组(n=6)、CPR组(n=10)和Art组(n=8)。其中CPR组和Art组采用室颤法制备CPR模型,假手术组仅进行外科准备。恢复自主循环后,Art组经股静脉持续泵入Art
期刊
学位
伴随着人工智能技术的飞速发展,水运行业的未来发展趋势和研究导向也在不断变化,船舶无人化、智能化、数字化的发展特点愈发突出。人工智能技术在航运业的重要应用体现在船舶无人驾驶技术,该技术因在船舶和水路交通领域带来的重大变革而被行业广泛关注。在人工智能技术的驱动下,水运行业与人工智能快速融合,在此背景下,深度探析无人驾驶与智能航运技术未来研究进展和发展趋势将为我国水运行业高质量发展提供理论支撑。
期刊
有机染料是当今世界普遍存在的一类环境污染物,具有潜在的致畸、致癌和致突变性。有效处理含有机染料的工业废水是环境保护的重要主题。目前,通过光催化降解来有效处理染料废水逐渐成为了研究热点。探索染料分子在光催化剂界面的吸附-降解行为,从分子水平上认识染料分子在光催化剂界面的作用过程,是进一步探究高效治理染料废水方法的重要基础。近场渐逝波是光导界面产生的约为100 nm穿透深度的电磁场,可以灵敏探测界面现
学位
随着我国能源需求量的不断升高,石油和天然气产量已成为制约我国经济发展的重要因素。由于成本低、操作简单,注水开发仍然是全世界最常用的二次采油方法。油气田生产资料表明,经注水开发后,仍有大量的原油残留在孔隙之中。经过长期注水开发,目前我国大部分油田已进入中高含水期,实际采收率普遍较低。如何高效合理开发剩余油,提高油田采收率,已成为迫切需要解决的问题。随着Micro-CT成像技术的发展,已有许多学者将该
学位
石油污染土壤是一种危害极大的固体废物,产生于原油开采、运输、炼制及含油污水处理过程,对生态环境、社会经济和人类健康造成了严重不良影响。表面活性剂清洗法针对性强、工艺简单且清洗效果良好,目前已成为我国各大油田处理石油污染土壤最主要的方法。非离子型和支链化表面活性剂通常具有较高的表/界面活性、较低的CMC以及良好的耐盐性能,在油污土壤清洗领域尤为适用。基于此本文设计并合成了一系列中链支化非离子型表面活
学位
邻苯二甲酸酯(Phthalates esters,PAEs)和全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)均属于典型的新型有机污染物(Emerging organic contaminants),因其环境持久性、生物富集性、潜在毒性以及长距离迁移性等特性而引起了广泛的社会关注。长江重庆段作为三峡工程库区的主要组成部分,同时也是重庆工农业生产和人民生活用水的主要来源,具有
学位