本文主要研究内容
作者刘昊轩（2019）在《钴基磷酸盐纳米阵列电催化全分解水性能研究》一文中研究指出：清洁能源的开发和使用是解决当今化石能源短缺和环境污染问题的重要手段。氢能因具有高能量密度和无毒、无害、无污染的燃烧产物等优点,被认为是最有希望替代化石燃料的清洁能源。电催化全分解水是制备高纯氢气的方法之一,它由两个半反应—析氢反应（HER）和析氧反应（OER）组成。贵金属催化剂对于这两个半反应拥有极佳的催化性能,但受制于昂贵的成本,贵金属催化剂尚不能应用于大规模的实际生产中。因此,设计和制备经济、高效的双功能电催化剂成为当前能源领域的研究热点。本论文以钴基磷酸盐纳米片阵列为主要研究对象,通过等离子体处理和电化学处理等手段对其进行改性,成功制备了可用于全分解水过程的低成本、高性能双功能电催化剂。等离子体改性处理的Co3（PO4）2多孔纳米片阵列（PA-CoPO）由于具有丰富的多孔结构,大量配位不饱和的Co3+位点和氧空位,在碱性环境下表现出优异的HER和OER催化性能。PA-CoPO仅需50 mV的析氢过电势就可达到10 mA cm-2的析氢电流密度,且具有80 h的催化稳定性。PA-CoPO的OER催化活性已经超过了贵金属催化剂IrO2/C。使用PA-CoPO作为双功能电催化剂催化全分解水反应,在1.48 V的电压下达到了10 mA cm-2的电流密度,该性能已超过贵金属催化剂组合Pt/C-IrO2/C的性能。此外,在1.6 V的电压下,PA-CoPO可达到100 mA cm-2的电流密度,且持续催化50 h后未见性能下降,表明PA-CoPO具有十分稳定的全分解水催化性能。电化学方法改性处理的Mn掺杂FeP/Co3（PO4）2多孔纳米片阵列（PMFCP）可作为高效双功能电催化剂应用于宽pH范围内的全分解水反应。PMFCP纳米片仅需27,117和85mV的析氢过电势就可以分别在酸性、中性和碱性环境中达到10 mA cm-2的电流密度。除了优异的HER性能外,PMFCP也是高性能OER电催化剂。在碱性环境中,PMFCP的OER活性已经超过了贵金属IrO2/C。基于此,使用PMFCP纳米片同时作为阳极和阴极进行电催化全分解水,达到10 mA cm-2的电流密度时所需工作电压为1.75 V（酸性）,1.82 V（中性）和1.61 V（碱性）,表明PMFCP在三种溶液中均有优秀的全分解水催化性能。同时,通过实验证明,PMFCP电极在宽pH环境中具有十分稳定的催化活性。本项研究通过引入孔结构、增加Co3+含量、掺杂金属元素等手段改善电催化剂的电化学析氢、析氧性能,使其作为经济、高效的双功能催化剂应用于电催化分解水。这项工作为开发高效、低成本的全分解水电催化剂提供了新的见解,并为设计和制备用于其他相关能源的高性能电极提供了新的思路。
Abstract
qing jie neng yuan de kai fa he shi yong shi jie jue dang jin hua dan neng yuan duan que he huan jing wu ran wen ti de chong yao shou duan 。qing neng yin ju you gao neng liang mi du he mo du 、mo hai 、mo wu ran de ran shao chan wu deng you dian ,bei ren wei shi zui you xi wang ti dai hua dan ran liao de qing jie neng yuan 。dian cui hua quan fen jie shui shi zhi bei gao chun qing qi de fang fa zhi yi ,ta you liang ge ban fan ying —xi qing fan ying （HER）he xi yang fan ying （OER）zu cheng 。gui jin shu cui hua ji dui yu zhe liang ge ban fan ying yong you ji jia de cui hua xing neng ,dan shou zhi yu ang gui de cheng ben ,gui jin shu cui hua ji shang bu neng ying yong yu da gui mo de shi ji sheng chan zhong 。yin ci ,she ji he zhi bei jing ji 、gao xiao de shuang gong neng dian cui hua ji cheng wei dang qian neng yuan ling yu de yan jiu re dian 。ben lun wen yi gu ji lin suan yan na mi pian zhen lie wei zhu yao yan jiu dui xiang ,tong guo deng li zi ti chu li he dian hua xue chu li deng shou duan dui ji jin hang gai xing ,cheng gong zhi bei le ke yong yu quan fen jie shui guo cheng de di cheng ben 、gao xing neng shuang gong neng dian cui hua ji 。deng li zi ti gai xing chu li de Co3（PO4）2duo kong na mi pian zhen lie （PA-CoPO）you yu ju you feng fu de duo kong jie gou ,da liang pei wei bu bao he de Co3+wei dian he yang kong wei ,zai jian xing huan jing xia biao xian chu you yi de HERhe OERcui hua xing neng 。PA-CoPOjin xu 50 mVde xi qing guo dian shi jiu ke da dao 10 mA cm-2de xi qing dian liu mi du ,ju ju you 80 hde cui hua wen ding xing 。PA-CoPOde OERcui hua huo xing yi jing chao guo le gui jin shu cui hua ji IrO2/C。shi yong PA-CoPOzuo wei shuang gong neng dian cui hua ji cui hua quan fen jie shui fan ying ,zai 1.48 Vde dian ya xia da dao le 10 mA cm-2de dian liu mi du ,gai xing neng yi chao guo gui jin shu cui hua ji zu ge Pt/C-IrO2/Cde xing neng 。ci wai ,zai 1.6 Vde dian ya xia ,PA-CoPOke da dao 100 mA cm-2de dian liu mi du ,ju chi xu cui hua 50 hhou wei jian xing neng xia jiang ,biao ming PA-CoPOju you shi fen wen ding de quan fen jie shui cui hua xing neng 。dian hua xue fang fa gai xing chu li de Mncan za FeP/Co3（PO4）2duo kong na mi pian zhen lie （PMFCP）ke zuo wei gao xiao shuang gong neng dian cui hua ji ying yong yu kuan pHfan wei nei de quan fen jie shui fan ying 。PMFCPna mi pian jin xu 27,117he 85mVde xi qing guo dian shi jiu ke yi fen bie zai suan xing 、zhong xing he jian xing huan jing zhong da dao 10 mA cm-2de dian liu mi du 。chu le you yi de HERxing neng wai ,PMFCPye shi gao xing neng OERdian cui hua ji 。zai jian xing huan jing zhong ,PMFCPde OERhuo xing yi jing chao guo le gui jin shu IrO2/C。ji yu ci ,shi yong PMFCPna mi pian tong shi zuo wei yang ji he yin ji jin hang dian cui hua quan fen jie shui ,da dao 10 mA cm-2de dian liu mi du shi suo xu gong zuo dian ya wei 1.75 V（suan xing ）,1.82 V（zhong xing ）he 1.61 V（jian xing ）,biao ming PMFCPzai san chong rong ye zhong jun you you xiu de quan fen jie shui cui hua xing neng 。tong shi ,tong guo shi yan zheng ming ,PMFCPdian ji zai kuan pHhuan jing zhong ju you shi fen wen ding de cui hua huo xing 。ben xiang yan jiu tong guo yin ru kong jie gou 、zeng jia Co3+han liang 、can za jin shu yuan su deng shou duan gai shan dian cui hua ji de dian hua xue xi qing 、xi yang xing neng ,shi ji zuo wei jing ji 、gao xiao de shuang gong neng cui hua ji ying yong yu dian cui hua fen jie shui 。zhe xiang gong zuo wei kai fa gao xiao 、di cheng ben de quan fen jie shui dian cui hua ji di gong le xin de jian jie ,bing wei she ji he zhi bei yong yu ji ta xiang guan neng yuan de gao xing neng dian ji di gong le xin de sai lu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自天津理工大学的刘昊轩，发表于刊物天津理工大学2019-07-16论文，是一篇关于钴基磷酸盐论文,纳米片阵列论文,析氧反应论文,析氢反应论文,全分解水反应论文,天津理工大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自天津理工大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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