| 题名 | 纳米多孔Ni、Ni-Co合金的制备及其析氢催化性能的研究 |
| 作者 | 冯基伟 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 周琦 |
| 关键词 | 脱合金化 纳米多孔合金 析氢性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭以及人们环保意识的逐渐加强,寻求一种可再生且环保的新能源显得尤为迫切。氢能作为一种可再生、清洁、高效的新能源被人们所普遍关注,氢气制备方法的探究越来越受到科研工作者的重视。目前,工业中成熟的制氢工艺是以雷尼镍、低碳钢为阴极材料的电解池体系,但这种阴极材料存在过电位高、长时间电解不稳定、耐蚀性低等缺点。为了降低电量损耗,节约能源,研究一种低析氢过电位的阴极材料刻不容缓。制约析氢过电位的因素有两方面,即能量因素和几何因素。本论文采用快速凝固及脱合金化的方法制备纳米多孔Ni/GCE及纳米多孔Ni-Co/GCE电极,通过SEM、EDS、BET、TEM、XRD等手段对试样进行了表征,对比了不同成分前驱体合金脱合金化后所得电极在25 wt%的Na OH溶液中的析氢催化性能及稳定性。1、脱合金化后的形貌与前驱体合金的相组成及Al含量有着密切的关系。分析不同Ni-Al合金的前驱体相组成:Ni30Al70由Ni Al3及Ni2Al3两相组成,Ni25Al75由Ni Al3单相构成,Ni20Al80、Ni15Al85、Ni10Al90、Ni5Al95均由Al和Ni Al3两相构成。Ni30Al70其腐蚀机理为Ni Al3和Ni2Al3相构成原电池体系,且发生着易腐蚀相Ni Al3相与Na OH腐蚀液的反应。Ni25Al75由Ni Al3单相构成,不能构成原电池体系,仅为Ni Al3相与Na OH腐蚀液的化学反应。Ni20Al80、Ni15Al85、Ni10Al90、Ni5Al95四种合金相的组成相同,均由Al和Ni Al3两相构成,腐蚀机理也相同,Al相和Ni Al3相构成原电池体系,两者之间发生着电子的转移进行协同腐蚀,同时进行着易腐蚀相Al相与Na OH腐蚀液发生的化学反应,完成整个脱合金化的过程。随着Al含量的增加,所得纳米多孔Ni的比表面积逐渐增大,而比表面积对析氢性能又有着重要的影响。2、EDS能谱显示七种Ni-Co-Al合金脱合金化前后Ni、Co比例没有发生变化。脱合金化后所得纳米多孔Ni-Co形貌差异较小,均为不规则网状结构,Ni3Co2Al95及Ni3.5Co1.5Al95所得骨架略厚,Co含量的变化并没有对形貌结构引起太大的变化;析氢性能显示Ni2.5Co2.5Al95、Ni3Co2Al95所得纳米多孔Ni-Co/GCE电极析氢过电位最低,即Co含量在4060 wt%之间时,析氢催化性能较好,这与Ni-Co的协同作用有关,构成了电子的转移通道,进一步提高了电极的表观交换电流密度。3.纳米多孔Ni、纳米多孔Co及纳米多孔Ni-Co复合Ru O2后,起始析氢电位分别正移了20 m V、20 m V和40 m V,因Ni、Co的协同作用导致纳米多孔Ni-Co正移幅度较前两者更大。三种电极材料经热处理复合Ru O2之后结构更加稳定,具有高析氢催化性能的Ru O2同Ni-Co之间形成一种协同机制,提高了电极材料的析氢性能及稳定性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 77 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93588]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冯基伟. 纳米多孔Ni、Ni-Co合金的制备及其析氢催化性能的研究[D]. 2018. |
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