新型納米復(fù)合催化材料析氫性能的研究.pdf

1、目前我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)水平不斷提高，然而在這一過程中也出現(xiàn)了一系列的社會與環(huán)境問題，其中能源危機(jī)與環(huán)境污染顯得尤為嚴(yán)重，尤其是近年來發(fā)生的大規(guī)模霧霾事件引起人們的廣泛重視。為了解決這個問題人們越來越關(guān)注清潔能源的發(fā)展，例如風(fēng)能，太陽能等，其中氫能因為其燃燒效率高，儲量豐富，無污染物排放，是目前最有前景的能源之一。近年來儲氫技術(shù)與新材料得到了極大地發(fā)展，氫能也在多種工業(yè)中發(fā)揮著更重要的作用。氫能的迅速獲取主要得益于氫氣能被大量快速的制

2、備，電解水是氫氣制備的最常用方法之一，其過程簡單，無污染，電解效率高達(dá)80％且產(chǎn)物純度高，使其得到了應(yīng)用與發(fā)展。然而，在商業(yè)上氫能的廣泛應(yīng)用還是受到很大的限制，這主要是由于析氫反應(yīng)中超電勢造成的高能耗，導(dǎo)致了制氫成本偏高，因此制備高效、低廉的電催化劑成為析氫技術(shù)研究最重要的工作。Pt、V、Fe屬于過渡金屬，其d軌道的電子具有特殊的性質(zhì)，使其更容易與氫發(fā)生吸附和脫附，即相對容易發(fā)生析氫反應(yīng)，這使其引起人們的關(guān)注。自從人們發(fā)現(xiàn)WC有一些催化

3、性能并證實WC的電催化性能與Pt非常相似以來，WC受到研究者們的廣泛關(guān)注。
　　本文采用熱分解和還原反應(yīng)成功合成了PtVFe納米顆粒，再將WC加入到制備的PtVFe納米顆粒中，經(jīng)過熱處理以及煅燒成功制備了PtVFe/WC新型納米復(fù)合催化劑。使用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射(XRD)以及透射電子顯微鏡(TEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)等方法對新型納米復(fù)合催化劑的表面形貌

4、、尺寸、晶體組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測定及表征。實驗結(jié)果表明，制得的新型納米復(fù)合催化劑顆粒尺寸小，分布比較均勻，屬于多晶結(jié)構(gòu)。通過線性掃描(LSV)和Tafel分析了不同合成溫度制備的PtVFe/WC具有不同的析氫性能，結(jié)果表明673K合成溫度下制備的PtVFe/WC納米復(fù)合催化劑比573K和1073K合成溫度下制備的PtVFe/WC納米復(fù)合催化劑具有更好的析氫性能，且其在H2SO4溶液中析氫反應(yīng)的穩(wěn)定性較好。本文主要研究了環(huán)境溫度和電解液濃度

5、對673K合成溫度下制備的PtVFe/WC納米復(fù)合催化劑析氫性能的影響。近年來，關(guān)于催化劑載體的研究引起了研究者們的廣泛興趣。人們嘗試了不同的材料，將碳化鎢與其它材料復(fù)合，可以在不同程度上提高所制備的復(fù)合催化劑的催化活性。研究發(fā)現(xiàn)WC有一定的催化活性，但是只用WC作載體析氫性能并不是很理想，將WC與C共同作為載體，這樣能起到協(xié)同作用從而提升催化劑的析氫性能。本論文采用同樣的方法制備了PtVFe/WC/C納米復(fù)合催化劑，對其用相同的方法進(jìn)