利用界面可控合成鐵系金屬復(fù)合物及其電分解水性能.pdf

1、發(fā)展綠色低碳、高效多元的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的有效策略，并已經(jīng)成為當(dāng)今能源、環(huán)境和材料等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)高效的分解水效率，需要使用催化劑來降低驅(qū)動分解水的電壓。發(fā)展簡單易行的策略合成高效、廉價的過渡金屬基電催化材料，探究催化劑微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系，深入理解催化反應(yīng)機(jī)制，有助于促進(jìn)水分解制氫技術(shù)的發(fā)展，對實(shí)現(xiàn)能量高效儲存與轉(zhuǎn)化具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　基于電催化分解水中兩個半反應(yīng)（析氫、析氧）本質(zhì)，

2、本論文以金屬-有機(jī)胺配合物為金屬緩釋源，利用兩相界面法控制合成了鐵系金屬氧（磷、氮）化物，分別實(shí)現(xiàn)了高效的電化學(xué)析氫、析氧以及全解水反應(yīng)。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以Co2+(Ni2+)-有機(jī)胺配合物為金屬源、氧化石墨為導(dǎo)電載體，在靜電作用下，兩相界面處生成的水合金屬鈷（鎳）氧化物簇錨定于氧化石墨表面;經(jīng)高溫磷化，制備了CoNiP/rGO復(fù)合材料。由于Co、Ni金屬間的協(xié)同作用，CoNiP/rGO的電催化析氫性能明顯高于CoP

3、/rGO和NiP/rGO。
　　(2)在空氣條件下，利用原位還原-界面誘導(dǎo)組裝法合成了CoNi水滑石和小尺寸CoO納米晶交錯組裝的超薄納米片。兩相界面處，伴隨著有機(jī)相中Co2+(Ni2+)-有機(jī)胺配合物的快速還原，大量生成的水合金屬鈷（鎳）氧化物簇在界面張力擠壓下相互連接、組裝，受界面厚度的限制形成超薄的片狀結(jié)構(gòu)。CoNi LDH/CoO納米片呈現(xiàn)疏松多孔的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度低，因而表面暴露了大量的缺陷;同時，金屬3d軌道和O2p軌道雜

4、化作用促使電子通過Ni-O-Co鍵在金屬原子間傳遞，使得CoNi LDH中部分Co和Ni原子呈現(xiàn)高價態(tài)（+3價）。這些特性不僅為OER反應(yīng)提供更了更多的活性位點(diǎn)，而且增強(qiáng)了OH-和催化劑間親和力，有利于離子吸附和傳輸，因而CoNi LDH/CoO納米片展現(xiàn)出高效的OER催化活性和良好的穩(wěn)定性。
　　(3)以Fe3+(Ni2+)-有機(jī)胺配合物為金屬源、氧化石墨為導(dǎo)電載體，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，兩相界面處生成的水合金屬Fe(Ni)氧化物簇靜電