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氮化钛基陶瓷电极的制备及电解水研究

氮化钛基陶瓷电极的制备及电解水研究

作者：吕凯中国科学技术大学

学位级别：硕士

传统化石燃料例如煤、石油、天然气等造成的环境破坏,空气污染问题已不容忽视。在此背景下,我国宣布2050年禁止销售燃油车,实现节能减排。因此为了争取在2050年实现碳中和,更为了人类社会的长远发展,寻找清洁的可再生燃料迫在眉睫。氢... 详细信息

传统化石燃料例如煤、石油、天然气等造成的环境破坏,空气污染问题已不容忽视。在此背景下,我国宣布2050年禁止销售燃油车,实现节能减排。因此为了争取在2050年实现碳中和,更为了人类社会的长远发展,寻找清洁的可再生燃料迫在眉睫。氢能因为来源丰富,零碳排放,燃烧效率高,成为传统燃料的理想替代品。目前氢气的工业生产途径主要是甲烷重整,石油裂解,煤气化,但是这些工艺仍然依赖化石燃料,电解水可以使用太阳能,风能等驱动,因此具有重要的研究价值。电解水的两个反应均存在活化势垒,而Pt基材料和Ir/Ru基材料可以分别改善其反应动力学。但由于储量不足以及较高的成本,不适合大规模工业生产。因此寻找来源广泛,高效的催化材料成为研究重点。过渡金属基催化剂,可以明显降低过电势,因此引发大家的关注。但是大部分催化剂的催化活性和稳定性仍不能让人满意。鉴于此,我们选择多孔导电陶瓷作为基底,负载过渡金属基催化剂,用于电解水研究。本文的主要研究为:第一章介绍了电解水的基本原理,常见的过渡金属催化剂和陶瓷膜的相关应用。第二章介绍了主要的实验药剂仪器和表征测试方法第三章介绍了 MoS2/TiN催化电极的制备和电解水应用。我们采用流延-相转化,高温烧结,制备TiN多孔陶瓷。通过简单水热法在多孔陶瓷表面负载MoS2,获得MoS2/TiN催化电极。由于TiN多孔陶瓷的直孔状结构,有利于MoS2的高含量负载和催化气泡的快速释放。而片状MoS2与导电陶瓷的紧密结合,可以提供丰富的活性位点和电子的快速转移。得益于其协同作用,所制备的MoS2/TiN在酸性溶液中展现出色的HER（电催化析氢）表现。例如Tafel斜率78mV·dec-1,过电势113 mV（10 mA·cm-2）和190 mV（100 mA·cm2）,电荷转移电阻仅为1.44 Ω,双电层电容高达504 mF·cm-2。MoS2/TiN也展示了很高的稳定性和机械强度,对于大范围内的工业应用例如能量转化存储和电容器等都有帮助。第四章介绍了 NiCo2-N/TiN催化电极的制备和电解水应用。同样采用制备的TiN多孔陶瓷作为基底。通过简单水热法在多孔陶瓷表面负载镍钴前驱体（NiCo2-precursor）,然后低温氮化,获得NiCo2-N/TiN催化电极。由于TiN多孔陶瓷的直孔状结构同样有助于催化气泡的快速释放。而氮化的镍钴合金纳米线（NiCo2-N）可以提供大量的催化位点和快速的电荷转移。NiCo2-N与导电陶瓷的结合,同样实现了电荷的快速转移。值得注意的是,所制备的NiCo2-N/TiN在碱性溶液中展现优秀的电催化性能。HER过电势110 mV（10 mA·cm-2）,OER（电催化析氧）过电势330mV（20mA·cm-2）。同时,用于全水解,NiCo2-N/TiN仅需要1.66 V的电压即可达到10mA·cm-2。我们的结果表明,在电解水中,陶瓷基电催化剂具有广阔的应用前景。第五章对工作进行了总结,并提出展望。

关键词：氮化钛陶瓷电极过渡金属电催化析氢电催化析氧

基于陶瓷电极的质子交换膜在低温常压合成氨中的应用

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科技创新导报 2014年第15期11卷 75-76页

作者：王忱陈成圣凯(天津)工业有限公司 300300

以多孔性Ni—La_(0.9)Ba_(0.1)Ga_(0.8)Mg(0.2)O_(3-α)为阳极,多孔性Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_2为阴极,基于质子离子液体(PIL)的质子交换膜为电解质,组装成单电池。用交流阻抗法测定质子交换膜在氢气气氛中30-110℃的电导率,最高电导率出现... 详细信息

以多孔性Ni—La_(0.9)Ba_(0.1)Ga_(0.8)Mg(0.2)O_(3-α)为阳极,多孔性Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_2为阴极,基于质子离子液体(PIL)的质子交换膜为电解质,组装成单电池。用交流阻抗法测定质子交换膜在氢气气氛中30-110℃的电导率,最高电导率出现在90℃,为1.4×10~3 S cm^1。用该单电池进行常压合成氨,最佳条件下(温度为90℃,电流为1.4 mA)的氨产率为3.5×10^(-9)mol s^(-1)cm^(-2)。

关键词：陶瓷电极 PIL基质子交换膜电导率合成氨

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解析纳米陶瓷电极荧光灯——人类科技进步的骄傲!

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中国照明 2006年第9期 54-56页

1．技术介绍：纳米陶瓷电极是一种通过永久性的纳米陶瓷材料制成的电极，替代之前钨丝涂电子粉电极的电光源专利产品。纳米陶瓷电极荧光灯技术改变了传统荧光灯的技术原理、材质和构造。大幅度地提高了灯管的使用寿命，国际尚无先例。... 详细信息

1．技术介绍：纳米陶瓷电极是一种通过永久性的纳米陶瓷材料制成的电极，替代之前钨丝涂电子粉电极的电光源专利产品。纳米陶瓷电极荧光灯技术改变了传统荧光灯的技术原理、材质和构造。大幅度地提高了灯管的使用寿命，国际尚无先例。在纳米陶瓷电极技术发明之前的所有电光源产品，都是用金属钨或钨的合金材料制造电极。如下图所示：

关键词：纳米陶瓷材料陶瓷电极荧光灯科技进步电光源产品技术发明

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陶瓷电极钠离子浓度计的研制与应用

纯碱工业 1992年第1期 1-7页

作者：王贵云李济和宋毅杨春复化工部制碱工业研究所大连化学工业公司碱厂

本文介绍了陶瓷钠离子选择电极和陶瓷电极钠离子计的研制及在纯碱工业中的应用效果.

关键词：碳酸钠陶瓷电极钠离子浓度计

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纳米陶瓷电极荧光灯研制成功

山东陶瓷 2008年第2期31卷 29-29页

日前研制成功的纳米陶瓷电极新型节能荧光灯批量投放市场。该荧光灯彻底克服了传统钨丝涂电子粉荧光灯的光效低、耗能大、寿命短的弱点。其特点是将热能有效转化为光能，使传统日光灯光效由50％提高到99％。

关键词：节能荧光灯陶瓷电极纳米电子粉寿命短日光灯光效传统

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纳米陶瓷电极荧光灯登陆“绿色照明”市场

现代材料动态 2008年第4期 19-19页

一种用永久性纳米陶瓷材料制成电极的新型节能目光灯，由西安超光电子科技有限公司研制成功并批量投入市场。其特点是将热能有效转化为光能，使传统目光灯光效由50％提高到99％，在同等照度的情况下，比白炽灯节电90％，使荧光灯管的使... 详细信息

一种用永久性纳米陶瓷材料制成电极的新型节能目光灯，由西安超光电子科技有限公司研制成功并批量投入市场。其特点是将热能有效转化为光能，使传统目光灯光效由50％提高到99％，在同等照度的情况下，比白炽灯节电90％，使荧光灯管的使用寿命超过了3万h，比传统目光灯延长6倍以上。克服了传统钨丝涂电子粉荧光灯的光效低、耗能大、寿命短的弱点，是荧光灯的理想替代产品和家庭、工厂、市政工程等行业的理想照明器材。

关键词：荧光灯管陶瓷电极纳米陶瓷绿色照明市场电子科技使用寿命替代产品

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电接点水位计陶瓷电极的研制

陶瓷 1977年第2期 1-7页

一、前言锅炉汽鼓水位计是保证锅炉安全运行的极为重要的仪表。目前我国电站锅炉大多数还采用就地安装的云母(或玻璃)水位计,由司水就地监督水位。电接点水位计是利用锅炉汽泡中汽和水的电阻率差别很大(约100倍以上)的特点,判别水汽分... 详细信息

一、前言锅炉汽鼓水位计是保证锅炉安全运行的极为重要的仪表。目前我国电站锅炉大多数还采用就地安装的云母(或玻璃)水位计,由司水就地监督水位。电接点水位计是利用锅炉汽泡中汽和水的电阻率差别很大(约100倍以上)的特点,判别水汽分界面从而测定水位。一般来说,蒸汽基本上是绝缘体,而炉水是个高阻导体。

关键词：电接点水位计汽鼓微观结构测量筒汽包陶瓷电极瓷件

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能延长SOFC燃料电池电极板寿命的陶瓷

现代材料动态 2006年第4期 9-9页

作者：章晓燕（摘译）

德国Fraunhofer陶瓷技术和烧结材料研究院用陶瓷浆料浇铸或丝印，然后进行烧结的方法制成所需厚度的固体氧化物燃料电池的片式陶瓷电极。一个单模电极组加上连接器与一张CD盘的尺寸相当，据说输出功率约为20W。通过把它们层叠组在一起... 详细信息

德国Fraunhofer陶瓷技术和烧结材料研究院用陶瓷浆料浇铸或丝印，然后进行烧结的方法制成所需厚度的固体氧化物燃料电池的片式陶瓷电极。一个单模电极组加上连接器与一张CD盘的尺寸相当，据说输出功率约为20W。通过把它们层叠组在一起能产生足够的功率，用于很多方面。

关键词：固体氧化物燃料电池陶瓷浆料电极板 SOFC 寿命延长烧结材料输出功率陶瓷技术陶瓷电极

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24K镀金,111万的森海塞尔耳机!

消费电子 2018年第11期 6-13页

森海塞尔近日发布一款HE 1静电耳机特别版款式。其有宫延红和夜空黑两种配色,每种配色限量一台。HE 1耳机采用静电换能原理,轻薄的换能器和仅有2.4微米的铂金气化振膜振膜,确保能够发出优秀的声音。此外,耳机还有8枚手工电子管,放置在... 详细信息

森海塞尔近日发布一款HE 1静电耳机特别版款式。其有宫延红和夜空黑两种配色,每种配色限量一台。HE 1耳机采用静电换能原理,轻薄的换能器和仅有2.4微米的铂金气化振膜振膜,确保能够发出优秀的声音。此外,耳机还有8枚手工电子管,放置在额外的玻璃外壳中,无论音源好坏,都能给人不错的听觉体验。另外,24K镀金的控制旋钮、陶瓷电极,更在表面蒸镀黄金,在导电率和耐腐蚀性之间达到平衡。

关键词：静电耳机森海塞尔镀金玻璃外壳陶瓷电极耐腐蚀性换能器电子管