一、不同结构的碳纳米管的氢吸附行为（论文文献综述）
陈秀婷[1]（2021）在《一维受限的乙醇及碳化硅纳米管储氢的研究》文中提出
李亚鹏[2]（2021）在《复合微纳结构的精准制备及其多功能电催化应用》文中指出为实现碳达峰和碳中和目标,能源转向和升级之道势在必行。电催化合成化学因可利用可再生电能在温和条件下高效高选择性地催化储量丰富的可再生资源制备不同类型的化学品,有望实现能源和化学品的脱化石资源、低碳绿色和分布式发展。然而,氢能作为一种最重要的战略能源,受制于电解水阳极的缓慢动力学引起的高能耗,其绿色制备一直无法规模化发展,因此设计高效廉价的贵金属催化剂替代材料,并进一步寻找低能耗电催化产氢策略是当下的研究重点。本论文着眼于此,首先综述了电催化产氢体系,如电解水产氢和杂化电解水产氢,包括水合肼氧化辅助产氢、微生物电解产氢等,重点阐述了各电化学系统所涉及的基本反应过程及相应的材料设计策略。进一步总结了过渡金属（磷化物）/碳基复合结构的电化学应用和制备方法,指出该类型催化剂在多功能电催化中的发展前景。基于此,本论文以低能耗制氢为目标,理性选择了低成本、活性和稳定性具有较大提升空间的过渡金属及磷化物/碳基复合结构作为研究对象,以集成多功能活性为功能化手段,精准调节目标材料的电子结构,并从原子尺度深入理解催化活性位点,以期材料多功能催化性能的协同优化。本论文的主要研究成果如下:1.发展了一种模板辅助醇解聚合-高温热解策略,合成了原位钴催化氮掺杂碳纳米管交联形成的三维分等级微米片——Co@NCNT HMS。得益于Co-Nx、Co和N掺杂碳之间的协同效应以及多孔片状结构,该钴/碳复合结构表现出优异的双功能氧基电催化活性,两者电位差（ΔE）仅为0.681 V。以该复合材料为阴极组装的锌空电池可输出159.83 mW/cm2的功率密度,并且在175 h的充放电循环中具有97.3%的电压保持率,从而为空气电池驱动产氢系统的构建提供了能源系统。2.针对上述钴/碳复合结构析氢活性不足的问题,进一步引入磷来实现其活性提高。通过在三聚氰胺-三聚氰酸超分子组装过程中添加安全无毒的磷酸三聚氰胺作为磷源,经后续一步热解制备了甜甜圈状磷化钴/碳复合结构——CoP@PNC-DoS,获得多功能电催化活性集成,包括氧析出反应（η10=316 mV,1.0 M KOH）,氧还原反应（E1/2=0.803 V,0.1 M KOH）和氢析出反应（η10=1 73 mV,1.0 M KOH;η10=160 mV,0.5 M H2SO4）,同时稳定性大幅度提升。该材料可用于双功能氧基催化（ΔE为0.781 V,0.1 M KOH）和全解水（E10=1.74 V,1.0 M KOH）。此外,CoP@PNC-DoS用于锌空气电池阴极时,该电池可以输出138.57 mW/cm2的功率密度,且表现出优异的大电流充放电稳定性（30 mA/cm2,175 h）。进而以该催化剂构建的锌空气电池驱动全解水系统成功实现了“空气”驱动产氢。3.借鉴上述磷化钴/碳的制备方法,提出了简单离子吸附和一步退火策略实现了双活性位点磷化钌/碳复合结构（RP-CPM）的精准制备,集成了优于Pt/C的水合肼氧化（HzOR）和氢析出（HER）双功能电催化活性。该复合结构在碱性溶液中用于HzOR时,电流密度达到10mA/cm2的电位仅为-70 mV;用于HER时,仅需要24 mV的过电位（η10）即可达到相同电流密度。进一步用于水合肼氧化辅助产氢时,只需23 mV的电压即可达到10 mA/cm2,远低于相应的全解水电压（2.439 V）,同时达到工业级电流密度（522 mA/cm2）的电压仅为1.0 V,在高效、低能耗产氢领域表现出竞争力。理论计算结合实验结果揭示了部分暴露磷化钌/碳复合结构中Ru作为HzOR位点促进了水合肼吸附和后续反应中间体脱氢及脱附,而C原子使HER过程中的氢吸附更接近热中性（0.04 eV）,从而表现出双活性位点特性。4.我们进一步发现上章所获得的磷化钌/碳复合结构（命名为RP-HNS）同样具有优异的中性HER性能,其在1.0 M PBS中的η10仅为26 mV,且可稳定运行110 h。因此,将RP-HNS用于阴极电催化剂可成功构建单室微生物电解池（MEC）,该系统仅需0.18 V的电压即可产氢,且在0.64 V时电流密度就可达到10 A/m2,优于使用Pt/C催化剂构建的系统（所需电压0.74 V）,从而使该复合结构在微生物电解节能产氢领域展现出替代铂的优势。
戚刘健[3]（2020）在《若干二维材料的理论设计与改性》文中认为得益于独特的晶体结构和物理化学性质,二维材料在电子器件和自旋电子器件、单原子催化剂等领域具有巨大的潜在价值。然而,二维材料在实际应用中仍然面临着挑战:一是常见的二维材料难以同时具备各向异性的高载流子迁移率、强自旋轨道耦合效应和环境稳定性等优点,使其在高性能电子器件和自旋电子器件中的应用受限;二是目前实验上改进二维材料的化学活性普遍采用试错法,缺乏对化学活性与复杂的配位效应之间关系的理解,这严重制约了高性能单原子催化剂的发展。提高二维材料的电学性能和化学活性都依赖于对电子结构的调控,例如对二维材料的结构设计、结构组装、应变调控和掺杂等。因此,基于密度泛函理论,本文通过新型二维材料的设计,应变调控和掺杂来有效改进二维材料的电学性能和化学活性。具体研究内容概括为如下三个部分:首先,我们在理论上设计了一种新型的碲基二维材料,命名为碲炔烯。不同于空间网状结构的二维材料,碲炔烯是由一维螺旋状的碲链（命名为碲炔）通过范德华力组装而成。碲炔烯不仅具有各向异性的高载流子迁移率,而且表现出较高的环境稳定性。特别地,通过改变碲炔烯中一维碲炔的相位顺序,我们可以有效地调控最优的载流子传输类型和传输方向。此外,碲炔烯具有明显的自旋轨道耦合效应,属于巨型Rashba体系。结果表明碲炔烯在高性能电子器件和自旋电子器件中具有潜在的应用价值,同时为设计新型二维材料提供了新的思路。基于上述研究,我们进一步探讨了应变对碲炔烯电子和传输性质的调控。在单轴应变下,碲炔烯仍然保持了其独特的非共价键二维结构以及高稳定性。结果表明单轴应变可以大幅度地调控碲炔烯的能带结构。特别地,在沿碲炔方向较高的拉应变下,碲炔烯表现出显着增强的Rashba效应,属于巨型Rashba体系;同时碲炔烯沿碲炔方向的空穴迁移率比磷烯高了一个数量级。因此,应变调控使碲炔烯在电子器件和自旋电子器件方面具有更高的应用价值。相较于结构设计和应变调控,掺杂能够有效地改进原始二维材料的化学活性,从而使其在单原子催化领域表现出巨大的潜在价值。然而,实验上仍旧缺乏对催化剂的化学活性与复杂配位效应之间关系的认识,因此我们需要一个有效的描述符来指导高性能单原子催化剂的设计。本文应用一个基于活性中心价电子数和电负性的描述符ψ来研究单原子催化剂上的析氢反应。结果表明描述符ψ能很好地描述氢原子在单原子催化剂上的吸附行为和反应活性。描述符ψ有效地揭示了活性中心的配位效应,如电子结构、掺杂金属原子对应的块体的晶体结构、氮掺杂和结构的周期性对二维材料化学活性的影响。基于描述符ψ的掺杂策略为设计高性能析氢反应单原子催化剂提供了坚实的基础。
翟倩楠,冯树波[4]（2020）在《氧化石墨烯的制备、结构控制与应用》文中进行了进一步梳理石墨烯具有卓越的力学、电学、热学和阻隔性能,但疏水性、生物不相容性等缺点限制了其在诸多方面的应用。氧化石墨烯（GO）为石墨烯的衍生物,是一种新型的碳材料,边缘处具有羧酸官能团并且其表面含有羟基和环氧基团,具有良好的分散性、双亲性、生物相容性等性能,被视当代最具有发展前景的碳材料之一。本文简述了氧化石墨烯的结构模型、制备方法和官能团可控氧化石墨烯的制备,介绍了氧化石墨烯的性能和的应用进展,分析了氧化石墨烯在制备和应用方面的一些不足。最后,阐述了石墨烯未来面临的挑战以及潜在的发展前景。
刘佳溪[5]（2020）在《金属负载碳基材料储氢性能的第一性原理计算研究》文中认为探索高效、安全和可逆性好的储氢材料是推动氢实现实际应用的重要环节。碳基材料因其具有良好的吸放氢动力学性能、较大的比表面积和较高的储氢质量密度等特点而广泛应用于固态储氢领域进行研究。增加碳基材料表面活性可通过添加衬底、掺杂或取代金属原子修饰等方式实现。然而由于高密度金属原子在碳基材料表面扩散的过程中容易形成团簇,使得其储氢容量降低。因此,研究和创新的目光应集中在氢气在碳基材料上的吸附机理、金属负载碳基材料储氢机理以及金属在碳基材料上吸附性能的增强方面来提高储氢容量。在本论文中,对石墨烯在层间耦合作用下对氢的吸附行为,g-CN通过与石墨烯结合形成异质结方式对过渡金属原子吸附性能,以及对羟基修饰的含缺陷的g-C3N4光催化性能进行研究。主要研究结果概括如下:1.研究了立方氮化硼（c BN）耦合作用下石墨烯（Gr）表面氢吸附性能,结果发现通过添加以N原子为终端原子c BN（111）面作为衬底可实现Gr表面的氢吸附行为的调控。首先,构建Gr/N-c BN（111）复合结构三种可能存在的堆叠形式,Gr的子晶格对称性被打破导致其产生微小带隙。其次,我们发现单个氢原子在异质结构的Gr不同子晶格碳原子上的吸附能和产生的磁矩范围不同。在AA构型下Gr的α位点,吸附能可达-4.046 e V。另外,研究了两个吸附氢间的形成能随原子间距的变化。计算结果表明,AA和ABN构型下αα为最稳定吸附形式,区别于ABB构型下的αβ位点吸附。由此,说明通过为Gr添加衬底是一种调控小分子吸附行为的有效方法。2.通过与Gr构建异质结的方式研究了3d过渡金属在g-CN表面的吸附性能,结果发现金属原子在g-CN/Gr体系中的吸附能得到增强。g-CN是带隙为1.52 e V的直接带隙半导体,Gr是零带隙半导体。通过对g-CN/Gr的能带结构和差分电荷密度计算得到:该体系可稳定存在吸附能为-0.7 e V,Gr层的电荷转移到g-CN层,并使得Gr在高对称点Γ处出现0.12 e V的带隙。g-CN/Gr体系最优的金属原子吸附位置为g-CN一侧的孔洞中心位置,与纯g-CN相比吸附能增强。电荷布局分析表明,金属原子在g-CN/Gr体系损失了更多的电荷。3.研究了羟基（-OH）与非金属原子（O、B、F）或原子空位（VN、VC）共同掺杂g-C3N4体系的光催化性能。发现-OH与VN协同作用下（OH-VN/g-C3N4）,g-C3N4带隙由2.59 e V降到1.96 e V,同时使其导带带边更贴近水还原电位。通过分析带边的电荷密度,发现共掺杂体系中抑制了光生电子-空穴对的复合。计算OH-VN/g-C3N4体系的光吸收范围增大到了497 nm,理论验证了-OH表面修饰与VN协同作用可使g-C3N4光催化产氢性能增强。
杜志玲[6]（2019）在《过渡金属Ni/Co磷化物的制备及其电催化析氢性能研究》文中研究说明氢气由于其好的环境兼容性、可再生性以及高的能量密度,被认为是一种最吸引人的能源载体。当前,水裂解被认为是一种最有效的析氢手段。析氢反应中,催化剂能够有效地降低析氢过电位,从而降低析氢成本,所以析氢催化剂的研究吸引了越来越多的关注。在各种各样的催化剂当中,过渡金属磷化物具有类似贵金属的性质,被称为准铂催化剂,是一类非常有潜力的析氢催化剂。但由于过渡金属磷化物的电子导电性比较差、活性位点有限,所以其析氢活性并不理想。本文首先采用Na OH活化前驱体来制造缺陷,使材料暴露更多的活性位点,以此来改善过渡金属磷化物的性能。然后将前驱体和富勒醇以及富勒烯进行复合,通过改善复合材料的电子导电性来提高电极材料的催化活性。最后通过一体化电极的制备,来简化电极的制备步骤,同时改善电极的循环寿命。（1）成功合成了富含缺陷的Al掺杂的Co-P材料,采用Na OH活化处理前驱体Co-Al层状双氢氧化物,Na OH并没有改变前驱体的结构,只是起到了局部刻蚀作用。另外,活化处理使磷化产物表面粗糙度变大,缺陷增多,从而使材料暴露出更多的活性位点,因而具有更高的催化活性。电化学性能测试表明,经Na OH活化的P-Na-CoAl材料,析氢活性突出,在0.5 M H2SO4中,获得10 m A cm-2的电流密度,仅需过电位(η10)86 m V。另外,该电极材料展示了杰出的循环稳定性,2000圈CV循环后,η10增长率仅为2.3%。而且电化学阻抗谱中,P-Co-Al电极材料展示了小的传荷阻抗和氢吸附阻抗,说明Na OH活化使电极材料的电子传输能力和析氢能力都得到了提高,所以Na OH活化后,电极材料的电化学反应和析氢反应能够更加顺利的进行。（2）首先将富勒醇C60（OH）16-24引进到前驱体中,随后经磷化处理,成功制备了C60（OH）16-24修饰的磷化钴Co-P材料,并系统地研究了不同C60（OH）16-24掺杂量的复合材料的HER性能。所制备的复合材料中的金属相被证明是Co2P,而且复合材料由纳米片和纳米颗粒组成,且纳米颗粒附着在纳米片表面,纳米片的厚度约为50 nm,纳米颗粒的直径约为8 nm。电化学分析表明,当C60（OH）16-24的掺杂量为21 wt%时,CPC-21表现出了最好的电催化析氢性能,在电流密度为10 m A cm-2时,0.5 M H2SO4和1.0 M KOH中过电位分别为88和124 m V。另外,CPC-21材料展现出了极好的电催化稳定性,碱性体系中,5000 CV循环后,η10增长率仅为8.0%。阻抗谱分析表明,C60（OH）16-24掺杂后,材料展现了更快的传荷动力学和氢吸附动力学,说明C60（OH）16-24掺杂可以提高材料的电子导电性,进而使材料的催化析氢活性得到有效的改善。（3）通过C60掺入使Ni-Co-P的电子导电性得到有效的提高,而且C60掺入通过影响磷化处理过程中的传质过程来影响产物相的生成以及产物的形貌和表面状态。研究证明,Ni-Co-P/C60呈现纳米颗粒形貌,颗粒直径约4 nm,并含有丰富的结构缺陷。电化学测试显示,在0.5 M H2SO4中,当C60的掺杂量为3.93 wt%时,Ni-Co-P/C60表现了优异的电催化析氢性能,在电流密度为10 m A cm-2时,过电位为97 m V。另外,该电极材料表现出了杰出的循环稳定性,500圈CV后,η10增长率仅为5.1%。电化学阻抗谱分析表明,C60修饰的Ni-Co-P材料,拥有小的传荷阻抗和氢吸附阻抗,表明C60的修饰能够通过提高材料的电子导电性来改善材料的析氢活性。（4）采用恒压电沉积法制备了泡沫镍基纳米片阵列一体化电极,通过控制Ni/Co比例,来调控纳米片阵列密度和纳米片厚度,Ni/Co比例也是磷化后产物阵列能否保持的重要因素。当Ni/Co比例为2:1时,磷化处理后,纳米片阵列保持不变,而且Nifoam-Ni-Co-P电极拥有丰富的结构缺陷。在1.0 M KOH中,该电极展示了最佳的析氢性能,电流密度为10 m A cm-2时,驱动过电位仅需110 m V,而且该电极拥有最小的塔菲尔斜率。另外,源于一体化电极中活性材料和集流体之间接触紧密,Ni-foamNi-Co-P展示了极好的循环稳定性,且在循环操作中,电极得到活化,性能获得改善。电化学分析表明,丰富的结构缺陷、三维网状的纳米片阵列结构以及一体化电极活性材料和集流体之间的紧密接触是Ni-foam-Ni-Co-P电极展示优异HER性能的重要因素。
韩璐[7]（2019）在《Co9S8/碳基复合材料制备及其电化学储氢性能研究》文中指出碳及其复合材料具有较高的理论储氢量,在能源领域受到了人们的广泛关注。但碳材料与氢的结合能力较差,以致现有碳基复合材料的储氢性能难以满足实际需求,因而开发高储氢性能的碳基复合材料具有十分重要的意义。本论文通过对碳基复合材料的理论设计、制备和改性一体化研究,获得了具有较高电化学储氢性能的Co9S8/碳基复合材料,为碳基储氢材料选材和应用提供理论和技术依据。根据金属对氢吸附能变化规律和氢溢流理论设计了具有较高氢吸附能力的ComSn/碳基复合材料的组成和结构,其中Co作为活化和吸附氢的中心,S起到连接Co和碳材料的作用,二维片状C60和rGO作为接收氢的载体。基于ComSn/碳基复合材料设计结果,利用高能球磨法制备了Co9S8/C60和Co9S8/rGO复合材料,通过SEM、XRD和电化学测试等手段研究了原料配比和转速对碳基复合材料组成、结构和储氢性能的影响规律,探讨了碳基复合材料的电化学储氢机制。结果表明,当Co9S8和C60质量比为3:1,球磨转速为500rpm时,Co9S8颗粒均匀分散于C60纳米片表面,结构呈类披萨状,储氢量约为4.03 wt%,充放电50次后其容量保持率为75%,高倍率放电性能大于75%;当Co9S8和rGO质量比为6:1,球磨转速为700 rpm时,Co9S8均匀包覆于rGO片层表面,呈层层堆积结构,储氢量约为4.82 wt%,充放电50次后容量保持率达80%,高倍率放电性能大于76%。其中rGO的多层结构可提供更多储氢空间,因而Co9S8/rGO复合材料储氢性能更高。Co9S8/碳基复合材料储氢机制是首先Co9S8将氢吸附并活化,随后氢通过复合结构内部的溢流和扩散过程,迁移到邻近C60或rGO载体的表面,从而实现储氢性能的提高。为了满足可穿戴储能器件的需求,以Co9S8/rGO复合材料和rGO为原料,通过高能球磨结合真空抽滤法制备了Co9S8/rGO薄膜材料,采用SEM、XRD和电化学测试等手段研究了原料配比和转速等对薄膜材料组成、结构和储氢性能的影响规律,探讨了薄膜材料结构与其电化学性能之间的内在关系。结果表明,当原料质量比为1:4,球磨转速为800 rpm时,Co9S8/rGO薄膜材料呈层叠结构,最大储氢量约5.44 wt%,50次循环后的容量保持率可达85%,高倍率放电性能大于85%;该薄膜材料受外力弯曲时,其恒流充放电性能稳定,且其1000次弯曲和存储60天后的容量保持率分别高达96.32%和99.85%。这是由于薄膜内部层叠结构为外形改变提供了缓释空间,从而保证了Co9S8/rGO薄膜材料较好的储氢稳定性。采用第一性原理研究了Co9S8/碳基复合材料对氢的吸附行为,并采用FTIR、Raman和XPS等手段对结构进行表征,结果表明,Co9S8通过C-S化学键与碳材料复合,避免充放电过程中团聚和脱落,Co S/C60和Co S/rGO复合结构单元分别可吸附3个和2个H2分子,其吸附能分别为-9.7 kcal mol-1和-5.5 kcal mol-1,键合后Co9S8中的电子向碳材料转移,增强了复合材料对氢的吸附能力。利用电化学测试方法进行了动力学性能分析,表明C60和rGO起到了支撑和连接Co9S8的作用,提供了电子传输通道,使Co9S8/碳基复合材料具有较好的动力学性能,其中Co9S8/rGO薄膜电极的高倍率放电性能大于85%,表明薄膜结构能够为氢的扩散提供快速通道,从而提高氢扩散动力学性能。
韦昭倩[8]（2019）在《三维电极材料的制备及其电解水产氢、产氧性能研究》文中研究表明电解水是一种清洁有效、最有前景的产氢、产氧的方法。目前被广泛研究的电解水催化剂多为粉末状材料,需要添加粘合剂将其固定在玻碳电极上进行性能测试。粘合剂不仅增大了催化剂和电解液的接触电阻、导致催化剂团聚影响催化活性,而且测试过程产生的气泡易致催化剂脱落,带来稳定性问题。原位制备三维多孔电极材料不需要粘合剂,能够提供巨大的催化剂和电解液之间的接触面积,且多孔结构有利于气泡释放,能够增强催化剂的催化活性和稳定性。近年研究可知,在三维导电基底如泡沫铜、泡沫镍上负载或直接原位生长纳米催化剂,可得到高效、稳定的电解水催化剂电极材料。基于以上认识,本论文通过不同的方法合成三维催化剂电极材料,并研究其电解水产氢（HER）及产氧（OER）性能,主要研究内容如下:（1）通过水热法合成前驱体,后经过热处理成功在泡沫铜上合成碳化钼纳米花、纳米带催化剂（MoxC/Cu）。HER电化学测试结果表明,MoxC/Cu在碱性和酸性介质中均具有优异的耐久性,在200 mA cm–2的电流密度下,表现出169和194 mV（vs.RHE）的低过电位,在1 M KOH和0.5 M H2SO4中Tafel斜率分别为98和74 mV dec–1。通过X射线光电子能谱等结构表征和电化学表征发现,催化剂的高活性与N掺杂的量和Mo3+/Mo2+的原子比、占总Mo百分比以及MoC/Mo2C的协同作用相关,且泡沫Cu为MoxC提供快速电子传输和收集的通道。（2）在两种不同反应液中,通过简单的水热法得到磷化二镍纳米管催化剂（Ni2P/NF）和磷化镍纳米颗粒复合催化剂(Ni2P-Ni12P5/NF)。在0.5 M H2SO4中,Ni2P/NF和Ni2P-Ni12P5/NF在200 mA cm–2时,过电势分别为227和170 mV（vs.RHE）,Tafel斜率分别为82.7和58.9 mV dec–1,长时间的CV循环测试,显示Ni2P-Ni12P5/NF在酸性条件下表现出良好的HER耐久性。Ni2P和Ni12P5的协同作用,可提高催化剂的HER性能。1 M KOH溶液中,在电流密度达200 mA cm–2,Ni2P/NF和Ni2P-Ni12P5/NF分别需要约257和375 mV的过电位,Tafel斜率分别为69.4和83.6 mV dec–1,均表现出优异的OER催化活性和稳定性。泡沫镍高比表面积和孔洞结构,促进气泡释放,高电导性Ni2P/NF纳米管促进转移有效电子从催化剂到电极,掺杂N的协同效应可提高催化剂的OER性能。
郭瑞轲[9]（2019）在《负载临界铂含量的纳米电催化剂在稀酸中的析氢性能与机理研究》文中提出能源危机是现在社会发展需要面临的重要问题,研究开发可替代化石燃料的新型清洁能源势在必行。氢能就是一种可再生的清洁能源。电催化分解水是一种重要的制氢技术。Pt和Pt基催化剂对于分解水制氢具有极高的催化活性。制备含有少量Pt的高效催化剂对于分解水制氢具有重要意义。本学位论文分别用不同的方法制备了几种负载有临界Pt含量的AuPt合金纳米材料,对制得的纳米材料进行了电催化析氢性能测试,以甲酸为探针分子,证明催化剂中的Pt以高分散状态存在。并根据电催化析氢活性,结合理论计算结果,提出了具有临界Pt含量的纳米AuPt合金电极表面上析氢反应的新机理。主要内容如下:1.以本课题组制得的纳米多孔金膜（NPGF）电极为工作电极,采用原位电化学循环伏安法,在NPGF膜表面合金化修饰少量高分散的Pt原子,得到NPGF-t-Pt电极。此方法主要是利用Pt对电极在硫酸溶液中,通过阳极极化作用会出现微量氧化和溶解,经循环伏安扫描可以将阳极溶解的微量Pt原子合金化修饰到工作电极上,进而得到NPGF-t-Pt电极。通过改变循环伏安圈数可以控制NPGF电极上修饰Pt原子的量。当NPGF-t-Pt中Pt的含量达到5 at.%（临界含量）左右时,在酸性溶液中的电催化析氢性能接近于大量修饰Pt的NPGF电极（NPGF-m-Pt）。Tafel斜率为33 mV dec?1,在?0.043 V（vs.RHE）下,具有稳定的析氢性能,测试6 h后,析氢电流密度(13 mA cm?2左右)基本保持不变。2.在水溶液中,以柠檬酸钠为还原剂和稳定剂,一步还原得到一系列含有不同Au/Pt比的AuPt合金溶胶。通过控制柠檬酸钠加入量得到具有不同粒径的Au95Pt5纳米粒子。将得到的合金溶胶修饰到光滑的玻碳电极表面,进行析氢性能测试。发现当纳米粒子的粒径为14.2 nm时,Au95Pt5/GC具有最优的催化HER性能。当Pt的含量达到临界值（5 at.%）时,Au95Pt5/GC即具有接近于Pt/GC电极的催化HER活性。析氢电流密度为10 mA cm?2时,极化电势为?31 mV（vs.RHE）,Tafel斜率为30 mV dec?1。此结果进一步证明了可以在保证催化剂活性的情况下,通过降低催化剂中Pt的含量来降低催化剂的成本。3.采用一步水热法,在高温高压下,利用氧化石墨烯（GO）表面含氧官能团与AuCl4?、PtCl62?之间发生的氧化还原反应,同时实现GO到rGO的转变和AuPt合金纳米粒子的形成,得到负载有AuPt合金纳米粒子的还原氧化石墨烯（AuPt NPs/rGO）催化剂。对此催化剂进行了电催化HER性能测试。发现Au95Pt5 NPs/rGO具有优异的催化HER性能,电流密度为10 mA cm?2时的析氢电势为?35 mV（vs.RHE）,Tafel斜率为29 mV dec?1。而且还具有良好的HER稳定性和耐久性。这项工作提供了一种简便、快速、绿色的催化剂制备方法,而且此催化剂中Pt的含量较少,可以有效降低催化剂的成本,是一种有效节约Pt的方法。4.首次使用以锌为中心离子的沸石咪唑酯骨架结构材料（Zn-ZIF）作为分散剂和模板剂制备得到了负载有AuPt合金纳米粒子的分级多孔氮掺杂rGO(Au95Pt5-PNrGO)催化剂。金的咪唑盐（AuCl3-Im）和PtCl62?首先通过溶剂化作用进入到ZIFs的孔状结构中,随后氧化石墨烯包覆在ZIFs表面。在H2SO4溶解中进行电化学还原时,Zn-ZIF会首先溶解在酸中,同时释放出吸附在其孔状结构中的AuCl3-Im和PtCl62?,随后,释放出的AuCl3-Im和PtCl62?会被电化学还原成AuPt合金纳米粒子,分散在Zn-ZIF溶解和电化学还原的过程中形成的分级多孔rGO表面。在此过程中,ZIFs主要有三个作用:一是做为多孔状模板,用来封装AuCl3-Im和PtCl62-,以便形成均匀高分散的AuPt合金纳米粒子;二是做为可溶性模板,溶解后形成分级多孔rGO;三是为催化剂提供N源,溶解后释放出的Im会吸附在AuPt纳米粒子和rGO上,形成氮掺杂碳材料。与商业20%Pt/C相比,Au95Pt5-PNrGO在酸性溶液中具有更优异的析氢催化性能,电流密度为10 mA cm?2时,析氢极化电势为?22 mV（vs.RHE）,Tafel斜率为18 mV dec?1,同时具有良好的析氢稳定性。催化剂中氮掺杂rGO的电子效应、分级多孔结构的孔隙效应、AuPt合金中的Au基底效应都有利于提高催化剂的析氢活性。5.结合前几章研究结果,我们发现当AuPt合金纳米粒子中的Pt含量达到5 at.%左右时,制备得到的催化剂即具有接近于纯Pt的HER催化活性。因此我们根据实验中优化得到的AuPt合金中Au/Pt原子比95:5,构建了Au/Pt原子比为95:5的表面均匀嵌入单个Pt原子的Au（Ⅲ）晶面模型,结合密度泛函理论,计算析氢过程中Hads在不同原子吸附位上的吸附能,提出了含有高分散Pt原子的AuPt合金表面上的析氢反应新机理,揭示AuPt合金上的析氢机理与纯Pt上的有所不同。除了经典酸性溶液中析氢的基元反应外,AuPt合金中高分散的Pt原子上还可发生双Volmer反应,过饱和吸附Hads,过饱和吸附的Hads可溢流至相邻的Au原子上,并在Au基底上进行扩散。由于Au原子对Hads的吸附能较弱,Au原子上的Hads非常容易解吸生成H2。单个Pt原子上的双Volmer反应和相邻Au-Pt/Au-Au原子上的Tafel反应都有利于提高AuPt合金纳米材料的催化析氢性能。临界含量的单铂原子-金载体催化剂上新的析氢反应机理的提出,为金属单原子-载体催化上反应机理的研究提供了新思维。
周秋生[10]（2018）在《过渡元素及生物质碳基电催化剂的可控制备及其电催化性能的研究》文中指出氢能由于燃烧值高、易于储存和运输、无污染,被认为是替代传统能源和解决环境问题的最佳选择之一。电解水制氢被认为是将可再生资源转换为氢能的最有效的方法。贵金属基催化剂的催化活性最高,但是其价格昂贵、储量少、稳定性差,大规模使用受限。因此,研究开发价格低廉、高效的非贵金属基催化剂受到了科研工作者的重点关注。生物质碳材料由于来源广泛、可控的化学组成和结构,在能源领域有着广泛的应用。本文结合过渡元素和生物质碳基材料廉价易得、储量丰富、电子结构可控等优势,利用磷化、硫化、磷酸化等特殊的化学改性技术,制备出具有高催化活性和稳定性的过渡元素-生物质碳基电催化材料。所取得的主要研究结果如下:（1）本研究利用溶剂热、预氧化和低温磷化技术可控合成了二元钴镍过渡金属磷化物电催化剂（CoxNiyP）,并研究了该系列催化剂的电催化性能。结果表明,有机无机杂化的纳米片催化剂CoxNiyP在较宽的pH范围（014）内有优异的氢气析出反应（HER）活性以及接近于商业RuO2的氧气析出反应（OER）性能。在0.5 M H2SO4中的析氢过电位和Tafel斜率分别为148 mV和39 mV/dec。实验及理论计算表明该催化剂优异的催化活性主要归于二维层状纳米片结构促进了电子转移,二元金属磷化物中钴和镍原子之间的协同作用提高了材料的催化活性。这种合成方法易操作、组成和结构可控的特点为其他多元金属磷化物的合成及电催化应用提供了新技术。（2）针对于纳米片催化剂的稳定性和活性不够理想的条件下,本研究以导电的带状CoSe2/DETA为基底,制备了硫掺杂的S@CoSe2/CoMoO4和O@CoSe2/CoMoO4催化剂。实验发现,S@CoSe2/CoMoO4用于电催化析氢反应时,CoSe2/DETA和CoMoO4协同化学耦合以及硫的掺杂诱使S@CoSe2/CoMoO4表现出了优于CoSe2纳米带的催化活性。其中,S@CoSe2/CoMoO4具有较低的过电位（177 mV）和较小的Tafel斜率（54 mV/dec）。此外,O@CoSe2/CoMoO4杂化催化剂具有显着的氧析出反应性能,表现出较低过电位（471 mV）和优于RuO2的Tafel斜率（43 mV/dec）,并且显示出较高的稳定性和耐久性。（3）生物质碳基材料具有资源丰富,成本低廉,比表面积大,机械强度高,优良的导电性和稳定性等特点,可以作为催化剂的载体,提高催化剂的稳定性和导电性。本研究通过耦合和磷化的方法,制备了木糖基多孔碳担载缺陷化的二硫化钼电催化剂（Px-MoS2@FPC）。研究发现,这种杂化材料不仅具有片层硫化钼结构的特点,而且硫化钼的缺陷化和碳基材料的引入提高了复合材料的导电性和催化活性。结果表明,在0.5M H2SO4溶液中,催化剂P3-MoS2@FPC具有优异的电催化析氢活性和稳定性（在较低的过电位144 mV下即可达到10 mA/cm2）。同时,P3-MoS2@FPC催化剂在0.1 M KOH溶液显示出突出的耐甲醇性和稳定性。（4）杂原子的掺杂有利于调控与杂原子结合的碳原子的电子密度,增强碳材料的催化活性。本研究以磷酸化的壳聚糖为大分子骨架,借助于改性壳聚糖的磷酸根和钴离子之间的配位螯合作用,通过一步碳化法制备了一种钴氮磷掺杂的多孔碳双功能电催化剂。研究结果发现,过高的碳化温度（900℃）导致催化剂的比表面积和氮元素含量下降,并且引起催化剂的相变,诱导了Co2P相的生成,进而促使Co-N-P-900具有最佳的HER活性。XPS和氧还原反应测试结果表明较高含量的吡啶氮和石墨化氮促使Co-N-P-700表现出优于商业Pt/C的氧还原反应（ORR）性能。
二、不同结构的碳纳米管的氢吸附行为（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、不同结构的碳纳米管的氢吸附行为（论文提纲范文）
（2）复合微纳结构的精准制备及其多功能电催化应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 过渡金属(磷化物)/碳复合结构的电催化应用 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 多功能电催化制氢 |
| 1.2.1 传统电解水 |
| 1.2.2 杂化电解水 |
| 1.2.2.1 水合肼氧化电解水制氢 |
| 1.2.2.2 微生物电解制氢 |
| 1.3 基本电化学过程 |
| 1.3.1 氢析出反应 |
| 1.3.2 氧析出反应 |
| 1.3.3 氧还原反应 |
| 1.3.4 肼氧化反应 |
| 1.4 复合微纳结构 |
| 1.4.1 过渡金属/碳复合结构 |
| 1.4.2 过渡金属磷化物/碳复合结构 |
| 1.5 本论文的选题背景和研究内容 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 氮掺杂碳纳米管交联构建三维碳基微米片的设计合成及其双功能氧催化特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 g-C_3N_4微米片合成 |
| 2.2.3 g-C_3N_4@Co-glycolate微米片合成 |
| 2.2.4 Co@NCNT HMS合成 |
| 2.2.5 物性表征 |
| 2.2.6 电化学测试 |
| 2.2.7 氧还原性能测试 |
| 2.2.8 氧析出和氢析出性能测试 |
| 2.2.9 锌空气电池性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 物性分析 |
| 2.3.2 氧还原性能 |
| 2.3.2.1 氧还原样品优化 |
| 2.3.2.2 Co@NCNT HMS氧还原性能评估 |
| 2.3.3 氧析出性能 |
| 2.3.3.1 氧析出样品优化 |
| 2.3.3.2 Co@NCNT HMS氧析出性能考察 |
| 2.3.4 锌空气电池和氢析出性能评估 |
| 2.3.4.1 锌空气电池性能 |
| 2.3.4.2 氢析出性能评估 |
| 2.3.5 双功能氧基电催化性能讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 甜甜圈状磷化钴/碳复合结构多功能电催化剂的控制合成与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 CoP@PNC-DoS合成 |
| 3.2.3 物性表征 |
| 3.2.4 电化学测试 |
| 3.2.5 氧还原,氧析出,氢析出和锌空气电池性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 CoP@PNC-DoS形成机理 |
| 3.3.2 CoP@PNC-DoS形貌,微结构和成分分析 |
| 3.3.3 双功能氧基催化性能评估 |
| 3.3.3.1 样品优化 |
| 3.3.3.2 氧还原和氧析出性能研究 |
| 3.3.4 氢析出和全解水性能调查 |
| 3.3.5 锌空气电池性能和自驱动产氢性能评估 |
| 3.3.6 CoP@PNC-DoS构效关系研究 |
| 3.3.7 三功能电催化性能讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双活性位点磷化钌/碳复合结构的精准控制合成以及双功能电催化特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 RP-CPM合成 |
| 4.2.3 RuP_2合成 |
| 4.2.4 CPM合成 |
| 4.2.5 RuP_2@PNC合成 |
| 4.2.6 物性表征 |
| 4.2.7 电化学性能测试 |
| 4.2.8 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 RP-CPM催化剂的制备与表征 |
| 4.3.2 电催化活性调查 |
| 4.3.2.1 水合肼氧化性能研究 |
| 4.3.2.2 氢析出性能研究 |
| 4.3.3 水合肼氧化辅助产氢性能评估 |
| 4.3.4 DHzFC性能评估 |
| 4.3.5 双功能机理探究 |
| 4.3.5.1 稳定性测试后样品结构研究 |
| 4.3.5.2 理论计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 无机-碳复合结构用于微生物电解辅助节能产氢 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 RP-HNS合成 |
| 5.2.2 RUP_2合成 |
| 5.2.3 RuP_2@PNC-x制备 |
| 5.2.4 物性表征 |
| 5.2.5 电化学测试 |
| 5.2.6 In-situ Raman光谱 |
| 5.2.7 MEC组装 |
| 5.2.8 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 RP-HNS物性表征 |
| 5.3.2 中性HER性能评估 |
| 5.3.3 MEC性能评估 |
| 5.3.4 构效关系探究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）若干二维材料的理论设计与改性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高性能二维材料的研究 |
| 1.2.1 已知可用作电子器件的二维材料 |
| 1.2.2 潜在可用作电子器件的二维材料 |
| 1.3 二维材料电子结构调控的研究 |
| 1.3.1 二维材料的结构调控 |
| 1.3.2 二维材料的组装调控 |
| 1.3.3 二维材料的应变调控 |
| 1.3.4 二维材料的掺杂调控 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 薛定谔方程及其近似 |
| 2.1.1 薛定谔方程 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.3 范德华力修正方法 |
| 2.3.1 两体色散修正方法(TS) |
| 2.3.2 多体色散修正方法(MBD) |
| 第3章 由螺旋的碲炔组装成的单层碲炔烯:结构和传输性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 应变调控单层碲炔烯的电子和传输性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 配位环境对碳基催化材料活性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（4）氧化石墨烯的制备、结构控制与应用（论文提纲范文）
| 1 氧化石墨烯 |
| 1.1 氧化石墨烯的结构 |
| 1.2 氧化石墨烯的制备方法 |
| 1.2.1 氧化石墨烯的制备 |
| 1.2.2 电化学法 |
| 1.3 GO含氧官能团可控制备 |
| 2 氧化石墨烯应用 |
| 2.1 在催化方面的应用 |
| 2.1.1 直接催化 |
| 2.1.2 载体催化 |
| 2.2 污染处理方面的应用 |
| 2.2.1 吸附 |
| 2.2.2 膜分离 |
| 2.3 在纳米复合材料方面的应用 |
| 2.4 电化学方面的应用 |
| 2.5 在医学方面的应用 |
| 2.6 在涂料方面的应用 |
| 2.7 在储氢方面的应用 |
| 3 结语 |
（5）金属负载碳基材料储氢性能的第一性原理计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.1.1 氢能优势 |
| §1.1.2 氢气的制备 |
| §1.2 储氢研究现状 |
| §1.2.1 物理储氢 |
| §1.2.2 化学储氢 |
| §1.2.3 物理吸附储氢 |
| §1.3 二维碳基储氢材料 |
| §1.3.1 储氢机理 |
| §1.3.2 金属负载碳基材料的研究 |
| §1.4 本论文的研究意义和内容 |
| 第二章 理论和计算方法 |
| §2.1 第一性原理计算 |
| §2.1.1 量子力学方程 |
| §2.1.2 Born-Oppenhaimer近似 |
| §2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| §2.2 密度泛函理论 |
| §2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| §2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| §2.3 交换关联泛函 |
| §2.3.1 局域密度近似 |
| §2.3.2 广义梯度近似 |
| §2.3.3 范德瓦尔斯修正 |
| §2.4 计算与建模软件介绍 |
| §2.4.1 VASP计算程序包 |
| §2.4.2 建模软件简介 |
| 第三章 cBN耦合作用下石墨烯表面氢吸附性能 |
| §3.1 前言 |
| §3.2 计算参数及模型 |
| §3.3 Gr/N-cBN(111)异质结的构建 |
| §3.3.1 N-cBN(111)电子结构 |
| §3.3.2 Gr/N-cBN(111)几何结构和电子结构 |
| §3.4 Gr/cBN(111)表面氢的吸附性能 |
| §3.4.1 单个氢原子的吸附 |
| §3.4.2 两个氢原子的吸附 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 异质结g-CN/Gr的金属负载研究 |
| §4.1 前言 |
| §4.2 计算参数和模型 |
| §4.3 g-CN的几何结构和电子结构 |
| §4.4 g-CN/Gr结构及金属吸附能力 |
| §4.4.1 g-CN/Gr异质结的构建 |
| §4.4.2 3d过渡金属吸附性能的对比 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 羟基修饰的含缺陷的g-C_3N_4光催化产氢性能 |
| §5.1 前言 |
| §5.2 计算参数与模型 |
| §5.3 本征及含缺陷g-C_3N_4体系 |
| §5.4 羟基修饰含缺陷g-C_3N_4体系 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（6）过渡金属Ni/Co磷化物的制备及其电催化析氢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电解水制氢 |
| 1.3 HER反应机理与电催化性能评估 |
| 1.4 HER催化剂 |
| 1.5 过渡金属磷化物 |
| 1.6 过渡金属磷化物合成方法 |
| 1.7 本文研究目的以及内容 |
| 2 片层结构的Al掺杂Co-P的制备及其HER性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 P-Na-Co-Al催化剂结构和形貌分析 |
| 2.4 P-Na-Co-Al催化剂HER性能研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 C_(60)(OH)_(16-24) 掺杂的Co-P的制备及其HER性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 Co-P/C_(60)(OH)_(16-24)(CPC)催化剂结构和形貌分析 |
| 3.4 Co-P/C_(60)(OH)_(16-24)(CPC)催化剂HER性能研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 C_(60) 修饰的Ni-Co-P的制备及其HER性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 Ni-Co-P/C_(60)催化剂结构和形貌分析 |
| 4.4 Ni-Co-P/C_(60)催化剂HER性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 一体化电极Ni-foam-Ni-Co-P的制备及其HER性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 一体化电极Ni-foam-Ni-Co-P结构和形貌分析 |
| 5.4 一体化电极Ni-foam-Ni-Co-P HER性能研究 |
| 5.5 不同Ni/Co比例一体化电极SEM分析 |
| 5.6 不同Ni/Co比例一体化电极HER性能研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 全文总结 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新性及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录Ⅰ 攻读博士学位期间研究成果 |
（7）Co9S8/碳基复合材料制备及其电化学储氢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 储氢技术研究进展 |
| 1.2.1 储氢方式 |
| 1.2.2 固态储氢应用 |
| 1.3 电化学储氢原理及常用材料 |
| 1.3.1 电化学储氢原理 |
| 1.3.2 电化学储氢常用材料 |
| 1.4 碳基复合储氢材料制备及储氢机制 |
| 1.4.1 碳基复合材料的复合结构形式 |
| 1.4.2 碳基复合材料的制备方法 |
| 1.4.3 储氢机制 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验试剂及实验仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 储氢材料和电极的制备 |
| 2.2.1 石墨烯的制备 |
| 2.2.2 储氢材料的制备 |
| 2.2.3 储氢电池的组装 |
| 2.2.4 薄膜材料的制备 |
| 2.3 测试与表征方法 |
| 2.3.1 物相组成分析 |
| 2.3.2 微观形貌分析 |
| 2.3.3 傅立叶变换红外光谱分析 |
| 2.3.4 拉曼光谱分析 |
| 2.3.5 力学性能分析 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 活化性能和容量测试 |
| 2.4.2 循环稳定性测试 |
| 2.4.3 高倍率放电性能测试 |
| 2.4.4 循环伏安测试 |
| 2.4.5 线性极化测试 |
| 2.4.6 恒电位阶跃测试 |
| 第3章 Co_9S_8/碳基复合材料制备及其电化学储氢性能研究 |
| 3.1 Co_mS_n/碳基复合材料的材料筛选及结构设计 |
| 3.1.1 材料筛选 |
| 3.1.2 Co_mS_n/碳基复合材料结构设计 |
| 3.2 Co_mS_n的制备及其电化学储氢性能研究 |
| 3.2.1 Co_mS_n的制备及筛选 |
| 3.2.2 Co_9S_8电化学储氢性能研究 |
| 3.3 Co_9S_8/C_(60)复合材料制备及其电化学储氢性能研究 |
| 3.3.1 Co_9S_8/C_(60)复合材料制备 |
| 3.3.2 Co_9S_8/C_(60)复合材料电化学储氢性能研究 |
| 3.4 Co_9S_8/rGO复合材料制备及其电化学储氢性能研究 |
| 3.4.1 Co_9S_8/rGO复合材料制备 |
| 3.4.2 Co_9S_8/rGO复合材料电化学储氢性能研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Co_9S_8/rGO薄膜材料制备及其电化学储氢性能研究 |
| 4.1 Co_9S_8/rGO薄膜材料制备和表征 |
| 4.1.1 Co_9S_8/rGO薄膜结构设计 |
| 4.1.2 Co_9S_8/rGO薄膜材料制备 |
| 4.2 Co_9S_8/rGO薄膜材料电化学性能研究 |
| 4.2.1 充放电性能研究 |
| 4.2.2 循环稳定性研究 |
| 4.2.3 高倍率放电性能研究 |
| 4.2.4 循环伏安曲线研究 |
| 4.3 Co_9S_8/rGO薄膜材料稳定性研究 |
| 4.3.1 机械稳定性研究 |
| 4.3.2 电化学稳定性研究 |
| 4.3.3 长期稳定性研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Co_9S_8/碳基复合材料储氢机制研究 |
| 5.1 Co_9S_8/碳基复合材料的氢吸附行为研究 |
| 5.1.1 Co_9S_8/碳基复合材料化学结构分析 |
| 5.1.2 Co_9S_8/碳基复合材料氢吸附行为第一性原理计算 |
| 5.2 Co_9S_8/碳基复合材料氢扩散动力学过程分析 |
| 5.2.1 高倍率放电性能分析 |
| 5.2.2 线性极化曲线分析 |
| 5.2.3 氢扩散能力分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）三维电极材料的制备及其电解水产氢、产氧性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电解水制氢 |
| 1.2.1 电解水制氢的发展进程 |
| 1.2.2 电解水制氢机制 |
| 1.3 电解水制氢常用催化剂 |
| 1.3.1 铂基催化剂 |
| 1.3.2 过渡金属基催化剂 |
| 1.3.3 碳基催化剂 |
| 1.3.4 三维异质结构催化剂 |
| 1.4 本论文的研究内容和目的 |
| 第二章 实验材料和表征手段 |
| 2.1 主要实验仪器及试剂 |
| 2.1.1 实验仪器 |
| 2.1.2 实验试剂 |
| 2.2 催化剂材料的结构表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 能量色散X射线光谱仪(EDS) |
| 2.2.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.4 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.6 拉曼光谱(Raman) |
| 2.3 催化剂材料的电化学性能测试 |
| 2.3.1 电化学工作站 |
| 2.3.2 催化剂活化 |
| 2.3.3 线性扫描伏安曲线 |
| 2.3.4 起始电位和过电位 |
| 2.3.5 塔菲尔曲线 |
| 2.3.6 交换电流密度 |
| 2.3.7 电化学面积和双电容 |
| 2.3.8 电化学阻抗及i-R校正 |
| 2.3.9 电化学稳定性 |
| 第三章 Mo_xC/Cu纳米花、纳米带三维电极的制备、结构表征及产氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂的制备过程 |
| 3.2.1 钼基底前驱体/泡沫铜电极的制备过程 |
| 3.2.2 Mo_xC/Cu纳米花、纳米带电极的制备过程 |
| 3.2.3 Mo_xC/Ni纳米管电极的制备过程 |
| 3.2.4 Pt/C/泡沫铜电极的制备过程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂的结构表征 |
| 3.3.2 催化剂的电化学表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ni_2P纳米管、Ni_2P-Ni_(12)P_5 纳米颗粒三维电极的制备、结构表征及其产氢、产氧性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂的制备过程 |
| 4.2.1 Ni_2P/泡沫镍纳米管电极的制备过程 |
| 4.2.2 Ni_2P-Ni_(12)P_5/泡沫镍纳米颗粒电极的制备过程 |
| 4.2.3 Pt/C/泡沫镍电极的制备过程 |
| 4.2.4 RuO_2/泡沫镍电极的制备过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的结构表征 |
| 4.3.2 催化剂的电化学表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）负载临界铂含量的纳米电催化剂在稀酸中的析氢性能与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电解水析氢 |
| 1.1.1 析氢机理 |
| 1.1.2 析氢评价参数 |
| 1.2 甲酸的电催化氧化 |
| 1.2.1 甲酸催化氧化的反应机理 |
| 1.2.2 甲酸催化剂研究现状 |
| 1.3 金属纳米材料 |
| 1.3.1 金属纳米材料的制备方法 |
| 1.3.2 金属纳米材料在析氢中的应用 |
| 1.4 碳支持纳米材料 |
| 1.4.1 石墨烯基催化剂 |
| 1.4.2 金属有机框架化合物及其衍生物 |
| 1.4.3 碳支撑纳米材料在析氢中的应用 |
| 1.5 理论计算方法在析氢中的应用 |
| 1.6 本课题的研究内容及意义 |
| 第二章 纳米多孔金膜表面原位电化学沉积高分散Pt原子用于酸性溶液中分解水析氢研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 纳米多孔金膜(NPGF)电极的制备 |
| 2.2.3 NPGF电极表面原位修饰少量Pt |
| 2.2.4 NPGF-m-Pt电极的制备 |
| 2.2.5 表征 |
| 2.2.6 电化学测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 AuPt溶胶纳米粒子的制备及稀酸溶液中电催化析氢性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 AuPt溶胶的制备 |
| 3.2.3 表征 |
| 3.2.4 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 AuPt溶胶的制备机理 |
| 3.3.2 AuPt溶胶的表征结果 |
| 3.3.3 电催化析氢性能 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 还原氧化石墨烯负载AuPt纳米粒子的绿色合成及酸性溶液中电催化析氢性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 氧化石墨的制备 |
| 4.2.3 AuPt NPs/rGO的制备 |
| 4.2.4 表征 |
| 4.2.5 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 AuPt NPs/rGO的制备机理 |
| 4.3.2 AuPt NPs/rGO的表征结果 |
| 4.3.3 电催化析氢性能 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 分级多孔氮掺杂还原氧化石墨烯负载AuPt合金纳米粒子催化剂的制备及酸性溶液中电催化析氢性能测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂 |
| 5.2.2 Au(Ⅲ)Pt(Ⅳ)-ZIF-GO前驱体的制备 |
| 5.2.3 电化学还原制备AuPt-PNrGO |
| 5.2.4 表征 |
| 5.2.5 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 AuPt-PNrGO的制备机理 |
| 5.3.2 催化剂的表征结果 |
| 5.3.3 电催化析氢性能 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 负载临界Pt含量的AuPt合金上HER机理的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 DFT计算 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 AuPt合金上的析氢机理 |
| 6.3.2 Au_(95)Pt_5单元上H吸附能的计算 |
| 6.4 小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已经发表和待发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）过渡元素及生物质碳基电催化剂的可控制备及其电催化性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢气的制备方法 |
| 1.2.1 化石燃料制氢 |
| 1.2.2 光催化制氢 |
| 1.2.3 生物制氢 |
| 1.2.4 电解水制氢 |
| 1.3 电解水制氢的基本原理 |
| 1.4 电解水制氢催化剂的研究现状 |
| 1.4.1 贵金属基催化剂 |
| 1.4.2 过渡金属基催化剂 |
| 1.4.2.1 过渡金属硫化物 |
| 1.4.2.2 过渡金属磷化物 |
| 1.4.2.3 过渡金属氮化物 |
| 1.4.2.4 过渡金属碳化物 |
| 1.4.3 杂原子掺杂碳基催化剂 |
| 1.4.3.1 氮原子掺杂碳基催化剂 |
| 1.4.3.2 多元素掺杂碳基催化剂 |
| 1.4.4 过渡元素和生物质碳基催化剂 |
| 1.4.5 多功能电催化剂 |
| 1.5 研究的意义及内容 |
| 第二章 有机无机杂化纳米片的可控合成及其电化学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 钴镍纳米片前驱体的合成 |
| 2.2.3 磷化钴镍纳米片催化剂的制备 |
| 2.2.4 催化剂的结构表征 |
| 2.2.5 电化学性能测试 |
| 2.2.6 第一性原理计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 磷化钴镍纳米片的结构和形貌表征 |
| 2.3.2 催化剂的电化学析氢性能的研究 |
| 2.3.3 催化剂的电催化析氧性能的研究 |
| 2.3.4 催化剂析氢机理的理论计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 硒化钴/钴钼氧化物复合电催化剂的制备及其电催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品和试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 CoSe_2/DETA纳米带的制备 |
| 3.2.4 S@CoSe_2/CoMoO_4和O@CoSe_2/CoMoO_4电催化剂的制备 |
| 3.2.5 样品的表征 |
| 3.2.6 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构和形貌表征 |
| 3.3.2 催化剂S@CoSe_2/CoMoO_4的HER电催化性能的研究 |
| 3.3.3 催化剂O@CoSe_2/CoMoO_4的OER电催化性能的研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 缺陷工程化的二硫化钼锚定在多孔碳双功能电催化剂的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 氧化石墨烯(GO)的制备 |
| 4.2.3 功能化多孔碳(FPC)的制备 |
| 4.2.4 多孔碳担载缺陷工程化的二硫化钼(P_x-MoS_2@FPC)的制备 |
| 4.2.5 催化剂P_x-MoS_2@FPC的结构表征 |
| 4.2.6 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂P_x-MoS_2@FPC的结构与形貌分析 |
| 4.3.2 催化剂P_x-MoS_2@FPC的电催化析氢性能的研究 |
| 4.3.3 催化剂P_x-MoS_2@FPC的氧还原性能的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备及其性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 磷酸化壳聚糖的制备 |
| 5.2.3 钴氮磷掺杂多孔碳双功能电催化剂的制备 |
| 5.2.4 结构表征 |
| 5.2.5 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 钴氮磷掺杂多孔碳的结构与形貌分析 |
| 5.3.2 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的HER性能研究 |
| 5.3.3 钴氮磷掺杂多孔碳电催化剂的ORR性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 本文创新点 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、不同结构的碳纳米管的氢吸附行为（论文参考文献）
- [1]一维受限的乙醇及碳化硅纳米管储氢的研究[D]. 陈秀婷. 燕山大学, 2021
- [2]复合微纳结构的精准制备及其多功能电催化应用[D]. 李亚鹏. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]若干二维材料的理论设计与改性[D]. 戚刘健. 吉林大学, 2020(03)
- [4]氧化石墨烯的制备、结构控制与应用[J]. 翟倩楠,冯树波. 化工进展, 2020(10)
- [5]金属负载碳基材料储氢性能的第一性原理计算研究[D]. 刘佳溪. 桂林电子科技大学, 2020
- [6]过渡金属Ni/Co磷化物的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 杜志玲. 华中科技大学, 2019(01)
- [7]Co9S8/碳基复合材料制备及其电化学储氢性能研究[D]. 韩璐. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]三维电极材料的制备及其电解水产氢、产氧性能研究[D]. 韦昭倩. 华南理工大学, 2019(01)
- [9]负载临界铂含量的纳米电催化剂在稀酸中的析氢性能与机理研究[D]. 郭瑞轲. 湖南师范大学, 2019(01)
- [10]过渡元素及生物质碳基电催化剂的可控制备及其电催化性能的研究[D]. 周秋生. 华南理工大学, 2018(05)