本文主要研究内容
作者宋三召（2019）在《高温熔盐法合成金属氧化物及其分解水性能研究》一文中研究指出：随着全球能源消耗和环境污染的加剧,发展新型能源成为了科学家的重要课题之一。氢能由于其高燃烧值、燃烧后对环境无污染等优点被认为是极具潜力的新能源载体。电解水制氢是目前最为清洁高效的制氢方法之一。然而直接的电解水需要克服较高能垒,因此需要开发合适的催化剂以降低反应的势垒。目前贵金属催化剂仍然是最高效的催化剂,但其成本高以及自然储量较少等原因限制了其的广泛应用。因此研究合成新型非贵金属催化剂成为目前的研究热点之一。高温熔盐法是近代发展起来的一种新的无机材料合成方法。其采用一种或数种低熔点的盐类作为反应介质,在高温熔融盐中进行合成反应,反应结束后冷却至室温再采用合适的溶剂将盐洗掉,最终得到产物。熔盐法的工艺简单,合成温度可以从100℃到1000℃,该合成方法结合了固相合成法和溶液合成法的优势,这就为其合成不同种类的催化剂提供了可能。本文利用熔盐法合成了多种氧化物催化材料,并对合成产物进行电催化制氢研究。通过研究不同前驱体以及不同熔盐对产物的影响,我们发展了一种合成高效制氢催化材料的新方法。在催化剂的催化过程中,研究反应过程中催化剂的活性中心为新型催化剂的制备提供了新的思路。X射线吸收谱学可以获取催化剂的电子结构和局域结构信息,是研究催化剂的有效手段之一。原位吸收谱学方法可以研究反应过程中催化活性位点的变化,是目前电催化材料研究领域的热点。本论文的具体研究内容如下:1、探索了熔盐法合成过程中Co3O4形貌的调控因素,包括不同的前驱体和熔盐种类的影响。研究发现前驱体对Co3O4的形貌有直接影响而所用熔盐的种类对产物的形貌没有影响。进一步研究其电化学性能发现,絮状结构的Co3O4具有最优的电化学性能。随后,我们利用熔盐辅助法制备了层状的CoOOH,并考察了反应温度对产物性能的影响。通过表征发现在反应温度在750℃时,CoOOH具有最高的对称性和结晶性。这表明体系中Co的价态更接近于+3价。由于Co3+具有高的催化活性,因此我们推测此时体系具有最优的催化活性,同时电化学测试表征也证实了这一点。2、利用熔盐法,我们合成了钙钛矿材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d。与固相法相比,该合成方法有以下几方面优点:降低了合成温度和反应时间、适宜批量生产、产物具有独特的多孔结构以及更优的催化性能。随后又合成了不同Fe含量的La0.6Sr0.4Co1-x FexO3-d。研究发现该材料独特的多孔结构来源于熔盐合成方法和Fe的掺入,并且随着Fe含量的增加,体系的比表面积增加。电化学测试结果表明当Fe含量达到80%时体系具有最优的催化活性,这是由于Co有最优的价态和合适的氧空位含量。3、利用熔盐法合成了La Co0.8Fe0.2O3-d钙钛矿材料,随后借助原位出溶方法制备了一类新型的催化材料。即具有CoFe纳米颗粒镶嵌在La2O3基底表面的复合结构。在0.1 M KOH电解液中,当电流密度为10 m A cm-2时,其过电势仅为273m V。原位X射线吸收谱实验结果解释了该材料具有优异活性的原因,这是因为CoFe纳米颗粒在电化学过程中转变为配位不饱和的（CoFe）O（OH）。进一步的原位研究结果表明La2O3和Fe能够明显促进这种转变。该工作揭示了在电催化过程中,催化剂的表面会发生自我重构。因此研究催化剂表面重构过程中的电子结构和局域结构对设计新型催化剂具有重要意义。4、在上一章工作的基础上,为了进一步研究催化过程中配位不饱和结构的形成过程,我们研究了不同Sr含量的La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3-d在反应前后表面结构的变化。初步的研究结果发现反应后催化剂的表面产生无定型层,且其厚度随着Sr含量的增加而增加。Sr含量的增加意味着体系中空穴含量的增加,而CoL2,3-edge和O K-edge吸收谱实验结果表明增加的空穴主要分布在氧原子周围,形成了不稳定的O2p hole。结合其它的相关研究结果,我们推测这种不稳定的O2p hole有助于催化剂表面无定形层的形成,当然结论还需要更多的实验结果来证实。
Abstract
sui zhao quan qiu neng yuan xiao hao he huan jing wu ran de jia ju ,fa zhan xin xing neng yuan cheng wei le ke xue jia de chong yao ke ti zhi yi 。qing neng you yu ji gao ran shao zhi 、ran shao hou dui huan jing mo wu ran deng you dian bei ren wei shi ji ju qian li de xin neng yuan zai ti 。dian jie shui zhi qing shi mu qian zui wei qing jie gao xiao de zhi qing fang fa zhi yi 。ran er zhi jie de dian jie shui xu yao ke fu jiao gao neng lei ,yin ci xu yao kai fa ge kuo de cui hua ji yi jiang di fan ying de shi lei 。mu qian gui jin shu cui hua ji reng ran shi zui gao xiao de cui hua ji ,dan ji cheng ben gao yi ji zi ran chu liang jiao shao deng yuan yin xian zhi le ji de an fan ying yong 。yin ci yan jiu ge cheng xin xing fei gui jin shu cui hua ji cheng wei mu qian de yan jiu re dian zhi yi 。gao wen rong yan fa shi jin dai fa zhan qi lai de yi chong xin de mo ji cai liao ge cheng fang fa 。ji cai yong yi chong huo shu chong di rong dian de yan lei zuo wei fan ying jie zhi ,zai gao wen rong rong yan zhong jin hang ge cheng fan ying ,fan ying jie shu hou leng que zhi shi wen zai cai yong ge kuo de rong ji jiang yan xi diao ,zui zhong de dao chan wu 。rong yan fa de gong yi jian chan ,ge cheng wen du ke yi cong 100℃dao 1000℃,gai ge cheng fang fa jie ge le gu xiang ge cheng fa he rong ye ge cheng fa de you shi ,zhe jiu wei ji ge cheng bu tong chong lei de cui hua ji di gong le ke neng 。ben wen li yong rong yan fa ge cheng le duo chong yang hua wu cui hua cai liao ,bing dui ge cheng chan wu jin hang dian cui hua zhi qing yan jiu 。tong guo yan jiu bu tong qian qu ti yi ji bu tong rong yan dui chan wu de ying xiang ,wo men fa zhan le yi chong ge cheng gao xiao zhi qing cui hua cai liao de xin fang fa 。zai cui hua ji de cui hua guo cheng zhong ,yan jiu fan ying guo cheng zhong cui hua ji de huo xing zhong xin wei xin xing cui hua ji de zhi bei di gong le xin de sai lu 。Xshe xian xi shou pu xue ke yi huo qu cui hua ji de dian zi jie gou he ju yu jie gou xin xi ,shi yan jiu cui hua ji de you xiao shou duan zhi yi 。yuan wei xi shou pu xue fang fa ke yi yan jiu fan ying guo cheng zhong cui hua huo xing wei dian de bian hua ,shi mu qian dian cui hua cai liao yan jiu ling yu de re dian 。ben lun wen de ju ti yan jiu nei rong ru xia :1、tan suo le rong yan fa ge cheng guo cheng zhong Co3O4xing mao de diao kong yin su ,bao gua bu tong de qian qu ti he rong yan chong lei de ying xiang 。yan jiu fa xian qian qu ti dui Co3O4de xing mao you zhi jie ying xiang er suo yong rong yan de chong lei dui chan wu de xing mao mei you ying xiang 。jin yi bu yan jiu ji dian hua xue xing neng fa xian ,xu zhuang jie gou de Co3O4ju you zui you de dian hua xue xing neng 。sui hou ,wo men li yong rong yan fu zhu fa zhi bei le ceng zhuang de CoOOH,bing kao cha le fan ying wen du dui chan wu xing neng de ying xiang 。tong guo biao zheng fa xian zai fan ying wen du zai 750℃shi ,CoOOHju you zui gao de dui chen xing he jie jing xing 。zhe biao ming ti ji zhong Code jia tai geng jie jin yu +3jia 。you yu Co3+ju you gao de cui hua huo xing ,yin ci wo men tui ce ci shi ti ji ju you zui you de cui hua huo xing ,tong shi dian hua xue ce shi biao zheng ye zheng shi le zhe yi dian 。2、li yong rong yan fa ,wo men ge cheng le gai tai kuang cai liao La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d。yu gu xiang fa xiang bi ,gai ge cheng fang fa you yi xia ji fang mian you dian :jiang di le ge cheng wen du he fan ying shi jian 、kuo yi pi liang sheng chan 、chan wu ju you du te de duo kong jie gou yi ji geng you de cui hua xing neng 。sui hou you ge cheng le bu tong Fehan liang de La0.6Sr0.4Co1-x FexO3-d。yan jiu fa xian gai cai liao du te de duo kong jie gou lai yuan yu rong yan ge cheng fang fa he Fede can ru ,bing ju sui zhao Fehan liang de zeng jia ,ti ji de bi biao mian ji zeng jia 。dian hua xue ce shi jie guo biao ming dang Fehan liang da dao 80%shi ti ji ju you zui you de cui hua huo xing ,zhe shi you yu Coyou zui you de jia tai he ge kuo de yang kong wei han liang 。3、li yong rong yan fa ge cheng le La Co0.8Fe0.2O3-dgai tai kuang cai liao ,sui hou jie zhu yuan wei chu rong fang fa zhi bei le yi lei xin xing de cui hua cai liao 。ji ju you CoFena mi ke li rang qian zai La2O3ji de biao mian de fu ge jie gou 。zai 0.1 M KOHdian jie ye zhong ,dang dian liu mi du wei 10 m A cm-2shi ,ji guo dian shi jin wei 273m V。yuan wei Xshe xian xi shou pu shi yan jie guo jie shi le gai cai liao ju you you yi huo xing de yuan yin ,zhe shi yin wei CoFena mi ke li zai dian hua xue guo cheng zhong zhuai bian wei pei wei bu bao he de （CoFe）O（OH）。jin yi bu de yuan wei yan jiu jie guo biao ming La2O3he Feneng gou ming xian cu jin zhe chong zhuai bian 。gai gong zuo jie shi le zai dian cui hua guo cheng zhong ,cui hua ji de biao mian hui fa sheng zi wo chong gou 。yin ci yan jiu cui hua ji biao mian chong gou guo cheng zhong de dian zi jie gou he ju yu jie gou dui she ji xin xing cui hua ji ju you chong yao yi yi 。4、zai shang yi zhang gong zuo de ji chu shang ,wei le jin yi bu yan jiu cui hua guo cheng zhong pei wei bu bao he jie gou de xing cheng guo cheng ,wo men yan jiu le bu tong Srhan liang de La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3-dzai fan ying qian hou biao mian jie gou de bian hua 。chu bu de yan jiu jie guo fa xian fan ying hou cui hua ji de biao mian chan sheng mo ding xing ceng ,ju ji hou du sui zhao Srhan liang de zeng jia er zeng jia 。Srhan liang de zeng jia yi wei zhao ti ji zhong kong xue han liang de zeng jia ,er CoL2,3-edgehe O K-edgexi shou pu shi yan jie guo biao ming zeng jia de kong xue zhu yao fen bu zai yang yuan zi zhou wei ,xing cheng le bu wen ding de O2p hole。jie ge ji ta de xiang guan yan jiu jie guo ,wo men tui ce zhe chong bu wen ding de O2p holeyou zhu yu cui hua ji biao mian mo ding xing ceng de xing cheng ,dang ran jie lun hai xu yao geng duo de shi yan jie guo lai zheng shi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)的宋三召，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文，是一篇关于熔盐法论文,氧析出反应论文,射线吸收谱论文,氧化物催化剂论文,中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25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，资料来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25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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