【摘 要】
：
电解水产氢是实现可持续氢经济最有前景的方式之一,因此,开发高效高稳定性的氢析出反应（HER）和氧析出反应（OER）电催化剂具有重大意义。目前常见的催化剂多为粉末状催化剂,然而由于其自身固有的一些缺点,比如在电极制备时需借助高分子粘合剂物理负载到电极上以及催化剂与集流体之间简单的物理接触所导致的电荷传输缓慢以及催化剂脱落等问题,使得粉末催化剂难以实现大规模的工业化应用。构建三维自支撑电极,将催化活性
论文部分内容阅读
电解水产氢是实现可持续氢经济最有前景的方式之一,因此,开发高效高稳定性的氢析出反应（HER）和氧析出反应（OER）电催化剂具有重大意义。目前常见的催化剂多为粉末状催化剂,然而由于其自身固有的一些缺点,比如在电极制备时需借助高分子粘合剂物理负载到电极上以及催化剂与集流体之间简单的物理接触所导致的电荷传输缓慢以及催化剂脱落等问题,使得粉末催化剂难以实现大规模的工业化应用。构建三维自支撑电极,将催化活性组分以规整排列的纳米阵列形式直接生长在导电基底或集流体上可以很好地解决粉末催化剂所面临的问题。针对上述现状,本论文采用简单有效的合成策略制备了两种具有实用价值的HER/OER双功能三维自支撑电极用于碱性电解水,并运用多种表征技术对电极材料的形貌、元素组成、物相及价态等进行了分析进而研究其构效关系,为构建高活性和高稳定性的三维自支撑电极材料提供了潜在的参考价值。本论文的主要研究内容如下:（1）通过一个简单的化学浸渍-阳离子交换-低温磷化策略设计并合成了一种新型复合纳米材料,泡沫铜支撑TCNQ（7,7,8,8-四氰基喹啉甲烷）衍生氮掺杂碳纳米线阵列包覆CoP纳米颗粒HER/OER双功能电催化剂。得益于CoP纳米颗粒与氮掺杂碳纳米线阵列间的协同作用以及泡沫铜开放的三维结构,所制备的CoP@NCNWAs/CF催化剂表现出优异的HER和OER电催化活性和稳定性。此外,当被同时用作碱性电解槽的阴极和阳极时,仅需1.48和1.69 V的低电压即可达到10和100 m A cm-2的电流密度,并且能长时间稳定运行且几乎没有性能衰减。该工作为合理设计和制备TCNQ衍生复合纳米结构基HER/OER电催化剂提供了一种崭新的方法。（2）通过简单的刻蚀-自组装-浸渍策略合成了泡沫镍支撑的MoS42-修饰尖晶石型NiFe2O4立方块HER/OER双功能电催化剂。研究表明,MoS42-有效调节了NiFe2O4的电子结构,因此所制备的MoS4-NiFe2O4/NF催化剂表现出良好的HER/OER催化活性,在1 M KOH电解液中,仅需215和290 m V的过电位即可达到200 m A cm-2的电流密度。此外,当MoS4-NiFe2O4/NF被同时用作碱性电解池的阴极和阳极时,仅需2.0 V的电压就可达到1.0 A cm-2的电流密度,而且在电流密度100 m A cm-2下可稳定运行24 h,远超商业的Pt/C+RuO2催化剂且优于文献报道的大部分催化剂。本研究丰富了双金属尖晶石型氧化物电解水催化剂的设计策略。
其他文献
随着养殖集约化程度提高,我国养殖地区高度依赖抗生素,在养殖水体及沉积物中均检测到了抗生素,对生态系统及人类健康的危害引起重视。抗生素诱导产生的耐药菌群及抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）在环境中停留和传播,进一步使得抗生素效果减弱。生物炭作为环境修复介质,对抗生素的吸附影响着抗生素及ARGs在环境中的迁移和传播。目前针对生物炭作为环境修复介质去除水产
随着科学技术的高速发展,无人机逐步向数字化、信息化、智能化方向发展,大型无人驾驶航空器必将进入高速发展时期。目前无人机仅仅局限在隔离空域中运行,已经无法满足其运行发展的需求,而无人机进入融合空域成为无人机发展的重要趋势。因此,要求无人机具备各种规划和避让能力。但由于无人机系统指挥和数据控制链路延迟性,进入融合空域势必会对有人机安全运行产生影响,所以,研究无人机与有人机之间的冲突风险预测与冲突解脱显
有人/无人机协同编队控制是自动控制领域及通用航空研究中的一类重要的研究课题,通过多种类型的编队控制方法可实现鲁棒、有效的编队控制效果,在应急救援、军事作战、飞行表演以及其他特种作业领域有着重要的研究价值和广泛的应用前景。近年来,在森林航空消防领域,有人机空中灭火仍占据绝大比例。而专业消防无人机以其出色的性能和诸多优点正在逐渐补充到传统的森林航空消防体系中,森林航空消防正在步入“有人机+无人机”时代
苯酚是各种化工产品的有机化工原料,应用广泛,因而产生大量含苯酚废水。生物炭吸附和固定化微生物技术被认为是两种可行的、成本效益高、生态友好的水污染治理技术。将生物炭与固定化微生物技术结合在处理水中污染物方面具有很大的应用潜力。因此,了解生物炭固定化微生物对水中污染物去除的作用机制对于其在环境修复中的应用至关重要。本研究从江西某工厂的焦化废水中驯化并分离出了可代谢苯酚的优势菌株——粪产碱杆菌JH1,研
近年来,由于我国民航运输业的快速发展,机场航空噪声问题日趋尖锐。随着公众环保意识的提高以及加快实现我国“绿色机场”的进程,机场噪声问题已到了系统解决的关键时期。而通过机场飞行程序的变更、优化来消减机场噪声,具有周期短、易于实施的优点,因此,飞行程序的设计及优化对消减机场噪声具有重要的研究意义和价值。论文首先对机场航空噪声评价指标进行了研究,选定昼夜等效声级作为机场噪声评价量,并建立了基于航空器“噪
固体氧化物电化学池作为能量转换装置,由于其高效、清洁、无污染的特性,吸引了世界范围内诸多科技工作者的关注。传统的固体氧化物电化学池的电解质通常为氧离子导体电解质,而采用质子导体电解质构成的新型电化学池则独显优势,质子型陶瓷电化学池（PCEC）即使用质子导体型固体氧化物作为电解质实现化学能与电能互相转化的电化学反应器件,其活化能更低、在应对操作温度变化时的适应性更强。但目前PCEC仍存在氧气还原反应
锌-空气电池（ZABs）具有能量密度高、成本低、安全性好、对环境友好等优点,可应用于电动汽车、便携式电源及电网储能等领域。氧还原反应（ORR）是锌-空气电池电化学反应中的关键步骤之一,但ORR缓慢的反应动力学限制了锌-空气电池的广泛应用。尽管贵金属（Pt、Pd等）基催化剂对ORR具有高效的催化活性,但其昂贵的价格和稀缺的资源极大地阻碍了锌-空气电池的实际应用。因此,开发高催化活性、来源丰富且成本低
随着我国经济实力的迅速增长,飞机已经成为人们日常出行的一种重要交通方式。机场作为航空与城市交通的主要设施,是综合交通中重要的组成部分,不仅对当地的经济发展起着重要的作用,而且也是展示城市文化和形象的重要“门户”。机场景观在满足其基本功能的前提下,应该重视景观的生态功能以及美学功能。目前,我国针对机场景观的设计理念还比较落后,所以如何全面的对机场景观进行梳理及设计成为一项重要的研究课题。本文首先针对
废杂铜精炼阳极泥是回收贵金属的重要二次资源。国内外对于从铜阳极泥中回收贵金属的研究可分为脱除贱金属和分离提取贵金属两部分。脱除贱金属和分离提取贵金属的方法均可分为以真空蒸馏为主的火法、以化学试剂浸出-分离-还原为特点的湿法和火法湿法相结合的半湿法。然而,目前的相关方法因其在经济和环保上的局限性而越来越难以满足绿色发展的需要。本课题基于引入低浓度和清洁试剂实现铜阳极泥中贵金属的绿色高效回收的总体思路
保温隔热技术是多年冻土区工程建设中处治冻土地基冻胀、融沉及冻土退化问题的主要措施之一,主要通过在冻土路基内埋设导热性能差的保温隔热材料来减少土层上部往下传递的热量,以此来保护下方多年冻土的热稳定性。目前这种方法在我国多年冻土区公路及铁路路基工程中已经得到了成功应用,但在我国多年冻土区机场场道地基中的应用研究尚属空白。虽然国外在应用保温隔热技术修建多年冻土机场跑道中取得了一些成功经验,但高纬度、高海