Co-LDHs和PtCo/C电催化剂的合成及其性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jsww2009
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发展简单、低成本的合成策略制备高性能的催化剂可为大规模应用提供可靠保证。其中,使用非贵金属制备合金以减少贵金属含量是常用的方法。此外,使用可回收策略是减少资源损耗和环境污染的有效手段。本论文主要研究内容包括以下两个方面。(1)过渡金属层状双氢氧化物(LDHs)具有其特殊的层状结构,近些年作为电催化剂被广泛应用于电催化氧析出。利用咪唑作为诱导剂,辅助Co2+形成具有不同组装结构的钴基层状双氢氧化物(Co-LDHs)。并且,在不同温度下,完成了Co-LDHs与传统的沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67的可逆循环转化,成功实现了Co2+的高效利用。其中,多孔Co-LDHs材料展现了其显著的产氧(OER)催化性能,电流密度为10 m A·cm-2时,过电位为312 mV,而通过ZIF-67转化制备得到的笼状Co-LDHs也具备相似的氧析出性能。当二者多层结构剥离成单分散Co-LDH纳米片之后,其表现出了更优异的电催化性能,在10 mA·cm-2过电位能达到288-290 m V。重要的是,Co-LDHs与ZIF-67之间的可逆循环转化为从根本上减少污染物的排放和资源的消耗提供了一个有效的方法。(2)由于贵金属价格高昂,资源匮乏,因而不能将其大量投入实际生产中。基于此,如何减少电催化析氢材料中贵金属的含量,并能够保持其较高的催化活性成为电解水领域的研究热点。将ZIF-67与氯铂酸钠以及L-丙氨酸混合,最终还原制备成PtCo合金并形成PtCo/C复合结构。在酸性条件下,获得电流密度为10 mA·cm-2的过电位为42 m V,接近Pt/C材料的32 mV。这是由于其纳米粒子界面间存在着较强的电子耦合作用,为实际电催化析氢反应提供了高催化活性位点。这为制备高活性、节约型电催化剂提供了一种有效方法,是实现大规模析氢的一种有效方式。
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