本文主要研究内容
作者孙源（2019）在《超薄类水滑石纳米片-碳复合物的制备及其电催化性能研究》一文中研究指出：氢气能源在存储与转换过程中存在的析氧反应（OER）、氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）,由于动力学进程缓慢,反应能垒过高等原因,成为限制氢气能源广泛应用的主要原因之一。目前,标准催化剂皆为贵金属催化剂,这增加了能源存储与转换过程中的成本。OER催化剂中,类水滑石纳米片（LDHNS）复合物成本低、催化效果较好成为研究重点。然而,LDHNS复合物存在合成步骤复杂,LDHNS活性位点不能充分暴露,性能有待进一提高等问题。因此,探索一种简便易行、具有超薄结构的LDHNS复合物成为亟待解决的问题。通过设计合成超薄结构的LDHNS复合物暴露更多活性位点,增强LDHNS与碳材料的协同作用来提高电催化活性是有效途径。鉴于此本文通过原位生长构建了三种超薄LDHNS复合物电催化剂。主要内容如下:（1）在甲酰胺和水混合溶剂中,采用自下而上的方法,在rGO上原位生长镍铁类水滑石纳米片（NiFe-LDHNS）,制备了超薄镍铁类水滑石纳米片/还原氧化石墨烯复合物（NiFe-LDHNS/rGO）。超薄LDHNS以单层或几层的形式复合在rGO的基底上,厚度为0.8-3 nm。由于超薄LDHNS暴露了更多的活性位点,NiFe-LDHNS/rGO具有较大的电化学活性面积和较低的电荷转移阻力。作为OER催化剂,NiFe-LDHNS/rGO在0.1 M KOH溶液中达到10 mA/cm2电流密度时仅需要254 mV过电位。该材料还展示出较好的长期电化学稳定性。作为ORR催化剂,起始电位为0.85 V,极限扩散电流密度达到-4.1 mA/cm2。超薄LDHNS复合物能够有效提升OER、ORR的电催化活性。（2）在甲酰胺和水混合溶剂中,以OCNT为基底,在其表面上原位生长超薄钴铁类水滑石纳米片,制备了超薄钴铁类水滑石纳米片/氧化碳纳米管（LDHNS/OCNT）。该制备方法赋予水滑石纳米片超薄的特性,厚度小于4 nm。由于LDHNS的超薄结构增加了更多暴露活性位点,与OCNT之间更强的协同作用,LDHNS/OCNTs表现出了良好的OER催化活性:在0.1 M KOH中,起始电位达到1.41 V,达到10 mA/cm2电流密度的过电位仅为250 mV。塔菲尔斜率为48 mV/dec,电化学活性面积为1.31mF/cm2,证实了较快的传质速率。并且,LDHNS/OCNTs还表现出优异的稳定性。然而在催化ORR时催化效果不理想。（3）在甲酰胺和水混合溶剂中,以石墨烯为基底,通过自下而上的原位合成法在LDHNS晶格中掺入Cu（OH）2,经过水合肼热还原得到氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片/还原氧化石墨烯复合物（CuO-NiFe-LDHNS/rGO）。由于CuO使LDHNS产生更多的边缘活性位点,LDHNS的超薄结构以及增强的协同作用,促进了其OER和HER的催化性能。作为OER催化剂,在0.1 M KOH中,达到10 mA/cm2电流密度的过电位为256 mV。与NiFe-LDHNS/rGO相比,达到10和100 mA/cm2电流密度的过电位分别降低2 mV和33 mV。塔菲尔斜率为15.3 mV/dec,表明反应过程中较快的动力学过程。作为HER催化剂,在0.1 M KOH中,达到-10 mA/cm2电流密度的过电位为320 mV。结果表明在CuO造成的LDHNS晶格缺陷,增加的边缘活性位点有效的提升了材料对OER、HER的催化性能。
Abstract
qing qi neng yuan zai cun chu yu zhuai huan guo cheng zhong cun zai de xi yang fan ying （OER）、yang hai yuan fan ying （ORR）、xi qing fan ying （HER）,you yu dong li xue jin cheng huan man ,fan ying neng lei guo gao deng yuan yin ,cheng wei xian zhi qing qi neng yuan an fan ying yong de zhu yao yuan yin zhi yi 。mu qian ,biao zhun cui hua ji jie wei gui jin shu cui hua ji ,zhe zeng jia le neng yuan cun chu yu zhuai huan guo cheng zhong de cheng ben 。OERcui hua ji zhong ,lei shui hua dan na mi pian （LDHNS）fu ge wu cheng ben di 、cui hua xiao guo jiao hao cheng wei yan jiu chong dian 。ran er ,LDHNSfu ge wu cun zai ge cheng bu zhou fu za ,LDHNShuo xing wei dian bu neng chong fen bao lou ,xing neng you dai jin yi di gao deng wen ti 。yin ci ,tan suo yi chong jian bian yi hang 、ju you chao bao jie gou de LDHNSfu ge wu cheng wei ji dai jie jue de wen ti 。tong guo she ji ge cheng chao bao jie gou de LDHNSfu ge wu bao lou geng duo huo xing wei dian ,zeng jiang LDHNSyu tan cai liao de xie tong zuo yong lai di gao dian cui hua huo xing shi you xiao tu jing 。jian yu ci ben wen tong guo yuan wei sheng chang gou jian le san chong chao bao LDHNSfu ge wu dian cui hua ji 。zhu yao nei rong ru xia :（1）zai jia xian an he shui hun ge rong ji zhong ,cai yong zi xia er shang de fang fa ,zai rGOshang yuan wei sheng chang nie tie lei shui hua dan na mi pian （NiFe-LDHNS）,zhi bei le chao bao nie tie lei shui hua dan na mi pian /hai yuan yang hua dan mo xi fu ge wu （NiFe-LDHNS/rGO）。chao bao LDHNSyi chan ceng huo ji ceng de xing shi fu ge zai rGOde ji de shang ,hou du wei 0.8-3 nm。you yu chao bao LDHNSbao lou le geng duo de huo xing wei dian ,NiFe-LDHNS/rGOju you jiao da de dian hua xue huo xing mian ji he jiao di de dian he zhuai yi zu li 。zuo wei OERcui hua ji ,NiFe-LDHNS/rGOzai 0.1 M KOHrong ye zhong da dao 10 mA/cm2dian liu mi du shi jin xu yao 254 mVguo dian wei 。gai cai liao hai zhan shi chu jiao hao de chang ji dian hua xue wen ding xing 。zuo wei ORRcui hua ji ,qi shi dian wei wei 0.85 V,ji xian kuo san dian liu mi du da dao -4.1 mA/cm2。chao bao LDHNSfu ge wu neng gou you xiao di sheng OER、ORRde dian cui hua huo xing 。（2）zai jia xian an he shui hun ge rong ji zhong ,yi OCNTwei ji de ,zai ji biao mian shang yuan wei sheng chang chao bao gu tie lei shui hua dan na mi pian ,zhi bei le chao bao gu tie lei shui hua dan na mi pian /yang hua tan na mi guan （LDHNS/OCNT）。gai zhi bei fang fa fu yu shui hua dan na mi pian chao bao de te xing ,hou du xiao yu 4 nm。you yu LDHNSde chao bao jie gou zeng jia le geng duo bao lou huo xing wei dian ,yu OCNTzhi jian geng jiang de xie tong zuo yong ,LDHNS/OCNTsbiao xian chu le liang hao de OERcui hua huo xing :zai 0.1 M KOHzhong ,qi shi dian wei da dao 1.41 V,da dao 10 mA/cm2dian liu mi du de guo dian wei jin wei 250 mV。da fei er xie lv wei 48 mV/dec,dian hua xue huo xing mian ji wei 1.31mF/cm2,zheng shi le jiao kuai de chuan zhi su lv 。bing ju ,LDHNS/OCNTshai biao xian chu you yi de wen ding xing 。ran er zai cui hua ORRshi cui hua xiao guo bu li xiang 。（3）zai jia xian an he shui hun ge rong ji zhong ,yi dan mo xi wei ji de ,tong guo zi xia er shang de yuan wei ge cheng fa zai LDHNSjing ge zhong can ru Cu（OH）2,jing guo shui ge jing re hai yuan de dao yang hua tong can za de chao bao nie tie lei shui hua dan na mi pian /hai yuan yang hua dan mo xi fu ge wu （CuO-NiFe-LDHNS/rGO）。you yu CuOshi LDHNSchan sheng geng duo de bian yuan huo xing wei dian ,LDHNSde chao bao jie gou yi ji zeng jiang de xie tong zuo yong ,cu jin le ji OERhe HERde cui hua xing neng 。zuo wei OERcui hua ji ,zai 0.1 M KOHzhong ,da dao 10 mA/cm2dian liu mi du de guo dian wei wei 256 mV。yu NiFe-LDHNS/rGOxiang bi ,da dao 10he 100 mA/cm2dian liu mi du de guo dian wei fen bie jiang di 2 mVhe 33 mV。da fei er xie lv wei 15.3 mV/dec,biao ming fan ying guo cheng zhong jiao kuai de dong li xue guo cheng 。zuo wei HERcui hua ji ,zai 0.1 M KOHzhong ,da dao -10 mA/cm2dian liu mi du de guo dian wei wei 320 mV。jie guo biao ming zai CuOzao cheng de LDHNSjing ge que xian ,zeng jia de bian yuan huo xing wei dian you xiao de di sheng le cai liao dui OER、HERde cui hua xing neng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自青岛科技大学的孙源，发表于刊物青岛科技大学2019-07-19论文，是一篇关于超薄类水滑石纳米片论文,碳材料论文,析氧反应论文,氧原还原反应论文,析氢反应论文,电催化论文,青岛科技大学2019-07-19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，资料来自青岛科技大学2019-07-19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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