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《西南石油大学》 2017年
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铜基催化剂的制备及电催化析氧性能研究

王雷丹阳  
【摘要】:在高效的水分解体系中,具备高活性、出色稳定性以及低过电位的催化剂是必不可少的。从贵金属到过渡金属氧化物,虽然不计其数的均相与异相催化剂已经被尝试用于减小析氧半反应(OER)较高的过电位,但在探寻高效、低廉的OER催化剂的这条道路上依然充满着未知与挑战。铜是一种非常廉价的金属元素,其各种形式的化合物在化学、生物等领域显示出良好的催化性能。本论文从元素掺杂与表面修饰两方面着手进行铜基催化剂的制备,并研究其在OER中的电催化性能。论文利用阳极沉积法成功制得了CuNiOx与CuCoOx薄膜。利用SEM、XRD对催化剂形貌、结构进行表征,证明该薄膜为非晶结构。电化学性能测试结果表明,在不同体系中CuNiOx与 CuCoOx样品的OER催化活性均优于CuO样品,通过对沉积时间、沉积方式、元素比例以及体系pH的优化,得到在碳酸体系中样品CuNiOx(4:1)性能最优,其OER起始过电位为320 mV,在电流密度为5 mA/cm2下,可持续催化10 h以上。XPS结果显示,二元氧化物样品中氧缺陷含量成倍增加,该基团可加快电子向吸附物质的传递速率进而提升OER催化活性。同时,论文还利用化学刻蚀法成功制备了原位生长的自支撑CuO/CF(泡沫铜)电极。经SEM、XRD测试表明不同煅烧温度下的催化剂形貌以及晶体结构存在明显差异。电化学性能测试结果表明,煅烧温度为500 ℃时的CuO/CF显示出最好的OER性能,在1.8 V(vs.RHE)电位下最大电流密度达到90 mA/cm2,优于目前文献报道的结果,其卓越的OER催化性能主要归功于极高的表面积,电催化活性面积(ECSA)测试结果显示,处理后的催化剂表面积增加了约3倍。除此之外,该方法原位生成的CuO膜对CF骨架形成保护,有效抑制了 CF在高电位下的降解,增强了催化剂的使用寿命。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36

【参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 黄烈源;基于普鲁士蓝类配合物的水氧化电催化剂的制备与性能研究[D];西南石油大学;2016年
【共引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王雷丹阳;铜基催化剂的制备及电催化析氧性能研究[D];西南石油大学;2017年
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