【摘 要】
:
目前,电催化分解水制备氢气和氧气技术成为解决能源需求和环境污染问题的重要措施之一。电解水反应由两个核心半反应组成:阴极析氢反应(HER)和阳极析氧(OER)反应,然而相比于快速的阴极析氢反应,阳极析氧反应涉及四电子转移过程,动力学缓慢。因此,开发高催化活性,高稳定性电催化剂提高电解水氧析出效率受到科研工作者的广泛关注。一些贵金属氧化物,如Ru O_2和Ir O_2,在析氧领域表现出优异的电催化性能
论文部分内容阅读
目前,电催化分解水制备氢气和氧气技术成为解决能源需求和环境污染问题的重要措施之一。电解水反应由两个核心半反应组成:阴极析氢反应(HER)和阳极析氧(OER)反应,然而相比于快速的阴极析氢反应,阳极析氧反应涉及四电子转移过程,动力学缓慢。因此,开发高催化活性,高稳定性电催化剂提高电解水氧析出效率受到科研工作者的广泛关注。一些贵金属氧化物,如Ru O2和Ir O2,在析氧领域表现出优异的电催化性能,但是由于贵金属储量稀少、价格昂贵,严重限制了其广泛应用。因此开发储量丰富、催化性能良好的非贵金属材料,如非金属(C、N、P),过渡金属(Ni、Co、Fe)等化合物均成为析氧电催化剂领域的研究热点。本工作基于研究非贵金属基电催化剂,通过简单的水热反应得到以导电石墨毡为基体,负载过渡金属钴、镍氢氧化物和钴磷酸盐,作为自支撑结构工作电极,在中性电解环境下对其OER电催化性能进行探究。首先,在石墨毡表面负载金属钴的氢氧化物,探究水热温度,反应时长,钴、镍摩尔比,氟化铵添加量对活性组分的影响,得到一系列电催化剂。通过物理表征和电化学测试,系统地证实过渡金属钴作为活性位点,氟化铵添加量0.3 g,水热温度120℃反应7 h的条件,得到Co(OH)F作为活性组分修饰石墨毡电催化剂(Co(OH)F@GF)在中性电解液(0.1 M PBS)中具有最高的电催化活性:到达电流密度5 m A cm-2所需过电位为580 m V,电子转移阻抗225Ω,在较高的析氧电位2.01 V(vs.RHE)下长时间反应10 h保持20 m A cm-2不变。其次,以Co(OH)F@GF为前驱体材料,二次水热发生原位磷酸化反应,得到磷酸钴修饰石墨毡电催化剂(Co3(PO4)2@GF)。SEM表征显示二次磷酸化反应后,活性组分由层状结构转换为松针状,经过对磷酸化时长的探究,证明水热反应10小时生成磷酸钴,在中性电解液中,与碳纤维基体、前驱体材料相比,OER催化活性得到很大程度提高:到达电流密度5 m A cm-2所需过电位为530 m V,电子转移阻抗117Ω,在较高的析氧电位2.01 V(vs.RHE)下长时间反应10 h保持25 m A cm-2不变。磷酸钴具有良好的导电性,且与导电基体结合良好,有利于电荷转移能力的提高,结合松针状表面形貌,因此获得了更高的电催化析氧性能。
其他文献
近年来,交通量的持续增长使得我国繁忙航路上的航班延误愈发严重。我国现有的航路结构和运行方式,无法让航班在航路拥堵时选择更优的路径。因此,为解决繁忙航路的拥堵问题并提高运行效率,本文对繁忙航路分流路径设计进行研究。首先,考虑分流路径设计中的限制性因素,包括扇区容量限制和航路点通行能力限制。扇区容量方面,通过建立复杂度模型将多个指标转化为一个复杂度值来衡量工作负荷,借助非线性回归分析法找出复杂度与工作
航空运输业的壁垒促使航空公司寻求联盟合作完成跨国运输服务。目前三大国际航空联盟的市场份额已超过全行业的60%,但联盟内航空公司的发展遇到一定的瓶颈,如南航2020年起正式退出天合联盟。联盟航空公司如何根据自身侧重和方向,依托联盟发展枢纽机场布局国际航线,将联盟航线资源转换为自身航线网络优势,值得航空公司深思。为此,本文对航空公司联盟航线网络的结构特性和优化策略进行研究。首先,基于复杂网络理论对三大
三维角联锁机织复合材料的经纱和纬纱相互交织,使得其具有三维整体结构,不仅克服了传统的层合复合材料层间性能差、易分层等致命缺点,而且具有优异的力学性能,可以很好地满足各领域对材料高强度、低重量的要求,具有十分广阔的应用前景。但是复合材料的细观结构十分复杂,并且具有各向异性和非均匀性,因此,其宏细观力学性能的研究难度较大。本文采用有限元以及多尺度的方法,基于三维角联锁机织复合材料的细观结构,通过考虑复
橡胶旋转轴唇形密封件(简称油封)具有良好的追随性和补偿性、摩擦阻力小、成本低等优点,被广泛地用于各种旋转机械的密封。油封失效会直接影响整机的效率,导致大量的经济损失,严重时甚至会导致人身安全事故。因此,开展对油封密封性能的研究具有重要的意义。本文针对当前旋转轴唇形密封件性能评价指标单一的缺点,提出一种综合考虑多种因素来评估其性能的新思路。此外,本文还针对现有磨损分析方法过程繁琐、精度较低的缺点,提
在全球变暖的时代背景下,碳排放问题已成为公众关注的焦点,而日益增长的航空出行需求也带来了航空燃油消耗后的CO_2等废气排放问题。中国作为民航大国,却少有全国及省份范围的航空器碳排放清单,更缺少对航空器碳排放时空特征的研究。为了建立更为科学完善的民用航空器碳排放清单,了解国内航空器碳排放水平,揭示其时空演化特征及驱动因素,本文首先基于全国航班运行数据对2007-2016年民用航空器碳排放量进行核算及
院落式布局是中国传统建筑的典型形态,其大量存在于我国传统高校校园内。随着时间的推移,我国传统高校内的院落式建筑已经出现不同程度的老化,跟不上时代的发展,但是这些建筑保留着古代书院寄情于山水的文化内涵,记载着高校悠久的历史文脉,是高校自身的一笔宝贵财富。除此之外,当代教育正在走向多元化发展,交流互动成为课堂教学的主要形式,而院落空间因为其自然开放属性为教学模式的转变提供了场所,营造了室外交流学习空间
乙二醇是生产聚酯纤维、防冻液等化工产品的原料,随着聚酯产业的发展,乙二醇的需求量也正逐渐增加。当前乙二醇的主要工业生产方式为两种,一种是石油路线制备乙二醇技术,该路线发展受制于我国富煤缺油少气能源现状与原料过度依赖石油资源;另一种是煤路线制备乙二醇技术,煤制乙二醇过程更加符合我国的能源结构与充分利用煤炭资源的工业发展要求,该过程的实质是利用合成气进行乙二醇的生产,并且煤气化部分的能耗占比达到了32
叠片联轴器是一种全金属的干式挠性联轴器,可以通过叠片组的弹性变形来补偿主、从动轴之间的各类相对位移。由于结构紧凑、连接可靠、维护方便、环境适应性强等诸多优点,它被广泛应用在航空、舰船和风电等领域。叠片组作为叠片联轴器传递功率和转矩、补偿主从动轴之间不对中的关键性工作零件,有必要对其力学特性进行研究。本文以六孔束腰型叠片联轴器为研究对象,采用材料力学模型、有限元仿真、试验等方法研究了其应力、刚度、阻
在民航不安全事件中,机场飞行区火灾发生的可能性较大,危害性较高,风险较大,会对机场运行资源造成严重影响。因此,本文对机场飞行区火灾风险评估方法进行探究,辨识了飞行区火灾事故的风险因素,认识到人为因素对系统风险的关键影响作用,提出一种将飞行区混杂系统运行状态建模与动态仿真评估相结合的风险评估方法,并在评估方法中引入了人为因素的不确定性影响。本文提出的风险评估方法考虑了将飞行区内航空器交通与车辆交通相
碳纤维增强复合材料层合板相比于传统金属具有比质量、比刚度大等优势而作为一种新材料广泛应用于工业产品和航天领域。由于层合板沿厚度方向的强度存在较大差异及脆性特征,导致冲击作用下表现出肉眼不可见损伤,在拉伸载荷下脆性断裂使得层合板在使用中存在一定安全隐患。因此,本文主要研究低速冲击下复合材料层合板内部应力波的传播特征;对比铝、钛合金作为蒙皮结构对层合板抗冲击性能的影响;比较Co20Cr20Fe35Mn