铁系金属化合物在电催化析氢方面的应用

作     者：朱丽莹 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋继波;韩生

授予年度：2019年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：析氢 FeS2-RGO FeNixS2-RGO Fe2O3-NCs 电催化剂 

摘      要：铁作为世界上丰度最大的过渡金属,用其化合物用来作为析氢电催化剂,具有实际的意义,采用Fe、Ni和C材料制备的电催化剂,适合大规模生产。具体的研究如下:1.FeS-RGO混合催化剂使用地表丰度广的材料制备而成,具有良好的催化析氢性能,在0.5 M HSO溶液中具有优异的稳定性。负载于RGO的催化剂效果理想,具有导电性较好,Tafel斜率为61 mV dec。此外,催化性能在200 mV过电位时在36 h内较稳定。因此,RGO负载的催化剂由于其组成简单,电催化效果较好。2.Ni作为过渡金属中的一种,与Fe元素有着协同作用。通过研究不同镍掺杂量的FeNiS-RGO电催化剂对析氢效果的影响,得出掺入摩尔分数为10%的Ni元素(FeNiS-RGO)具有较低的Tafel斜率(71.96 mV dec)和良好的电化学动力学。然而,摩尔分数为20%的Ni元素(FeNiS-RGO)具有低的过电位。与FeNiS-RGO相比,在0.5 M的HSO中,在10 mA cm的电流密度下,FeNiS-RGO的过电位降低了42 mV。3.N掺杂碳纳米材料上负载FeO纳米催化剂用于碱性介质下的析氢反应不仅材料新颖,而且具有良好的电催化性能。其中,在800℃煅烧的FeO-NCs材料性能最佳,在1 M KOH中它的电化学动力学优异(Tafel斜率=76.6 mV dec)以及稳定性良好(在350 mV的过电位下持续稳定析氢48 h)。此外,通过简单且廉价的原料制备在800℃下煅烧的FeO-NCs,并且它是一步合成,方法简单。