過(guò)渡金屬氮-氧化物的調(diào)控合成以及電化學(xué)性能研究.pdf

1、常見的新能源主要有核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、氫能、生物質(zhì)能，但是由于其受各種因素的影響，存在諸多問(wèn)題。氫能是一種極具發(fā)展前景的清潔能源，其原料主要是自然界豐富的水資源，但是電解水產(chǎn)生氫氣需要電催化劑材料以降低電解過(guò)程的電壓。太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能則需要一個(gè)儲(chǔ)存電能的系統(tǒng)將產(chǎn)生的多余能量進(jìn)行儲(chǔ)存，而鋰離子電池是一種很好的儲(chǔ)能裝置。過(guò)渡金屬氮/氧化物材料因其具有廉價(jià)、地球儲(chǔ)存豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電催化和鋰離子電池材料領(lǐng)域。本

2、論文針對(duì)過(guò)渡金屬氮/氧化物材料并對(duì)其結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能進(jìn)行研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.通過(guò)水熱法結(jié)合相應(yīng)的氮化處理，在碳布上生長(zhǎng)一種具有三維結(jié)構(gòu)的雙功能柔性非貴重金屬電催化劑Ni3FeN-NPs，利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜儀（XPS）等多種表征手段研究樣品的物相、形貌和結(jié)構(gòu)，并研究了Ni3FeN-NPs催化全水分解的電催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)氮化后，

3、形貌由納米片變成了納米顆粒。Ni3FeN-NPs在1 M KOH條件下展示了較高的氫氣析出反應(yīng)（HER）和氧氣析出反應(yīng)（OER）的電催化活性，在10 mA/cm2的電流密度下展示較低的過(guò)電勢(shì)分別為238mV和241 mV，塔菲爾斜率分別為46 mV/dec和59 mV/dec。而且，當(dāng)Ni3FeN-NPs電極作為全水分解的正極和負(fù)極時(shí)，這個(gè)電催化器僅需在1.81 V的電壓就可以讓電流密度達(dá)到10 mA/cm2，并且在彎曲的情況下催化活性

4、依然可以維持24 h以上。
　　2.首先通過(guò)水熱法在碳布上生長(zhǎng)鎳鐵層狀雙氫氧化物（NiFe-LDHs），經(jīng)過(guò)熱處理得到NiFe2O4納米片，最后經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積法將P摻雜到NiFe2O4納米片中（P-NiFe2O4）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，摻雜后，材料的比表面積和結(jié)晶度降低。在堿性條件下（1 M KOH）， P-NiFe2O4具有較高的氫氣析出反應(yīng)（HER）和氧氣析出反應(yīng)（OER）的電催化活性。P-NiFe2O4電極作為全水分解的正極和負(fù)

5、極時(shí)，該電催化器僅需1.76 V的電壓就可以讓電流密度達(dá)到10 mA/cm2，并且催化活性非常穩(wěn)定，可以維持80 h以上。
　　3.采用高溫固相法結(jié)合水熱酸交換合成Nb摻雜的銳鈦礦TiO2（Nb-TiO2）：先合成純相的層狀前驅(qū)體 K3Ti5NbO14，以 K3Ti5NbO14模板，再經(jīng)水熱醋酸交換脫水成功合成具有層棒-納米立方體的多級(jí)結(jié)構(gòu)的Nb-TiO2。當(dāng)Nb-TiO2材料作為鋰離子電池的負(fù)極材料時(shí)具有較高的容量及良好的循環(huán)穩(wěn)