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《天津理工大学》 2017年
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非贵金属催化剂的合成及其催化水分解性能的研究

李媛  
【摘要】:因全球对能源的需求及面临的环境问题,氢能因其清洁、可再生的优点代替了化石燃料,吸引了很多人去研究。制氢的方法有很多种,电解水是其中一种很重要的方法。电解水过程由两个半反应构成:阳极发生析氧反应(OER),阴极发生析氢反应(HER)。其中寻找高效稳定廉价的电解水催化剂具有非常重要的现实意义。本论文从两个方向着手,设计用于水分解的催化剂。一方面,关于析氧反应(OER),我们设计了WO_3@α-Fe_2O_3异质结阵列在中性环境下用于光电化学水分解。通过在WO_3纳米片上层积α-Fe_2O_3,电流密度几乎是原来的六倍,起峰电位是260 mV,IPCE在390 nm时达到了73.7%。此外,在中性环境下异质结光阳极的稳定性也很好,样品经过10小时测试后,电流密度基本没有变化。这种独特的纳米结构异质结的构造既有利于对太阳光的吸收,又促进了电子空穴的分离或传输,因而提高了催化剂的光电化学水分解性能。另一方面,关于析氢反应(HER),我们通过对掺杂钼元素的生物材料蝴蝶翅膀进行高温煅烧,制成了析氢催化剂B-Mo_2C。经过电化学性能的测试,当电流密度为10 mA cm-2,它的电压为0.192 V,起峰电位是0.09 V。此外,在酸性环境下催化剂的稳定性也很好,样品经过11小时测试后,电流密度基本没有变化。这种方法不仅合成了析氢催化剂Mo_2C,而且利用蝴蝶翅膀这种生物材料作为碳源增大了比表面积,进而提高了B-Mo_2C的析氢催化性能。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36;TQ116.2

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