納米氧化釕及其與氮摻雜碳納米管復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著化石能源的開(kāi)采，其枯竭不可避免，同時(shí)，由于化石能源在使用過(guò)程中產(chǎn)生有害氣體和二氧化碳，危害了全球生態(tài)。因而，開(kāi)發(fā)更清潔的可再生能源迫在眉睫。氫燃料具有無(wú)污染、效率高以及來(lái)源廣等一系列優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，是替代化石燃料的最佳選擇。電解水是提供氫燃料的主要來(lái)源，然而，由于其陰極發(fā)生的析氧反應(yīng)(OER)需要很高的過(guò)電勢(shì)，使得反應(yīng)需要很高的能量，需要采用催化劑。納米氧化釕由于具有很高的OER催化性能而被廣泛關(guān)注，且通過(guò)與碳納米材料的高效復(fù)合，

2、可使納米氧化釕具有更好的導(dǎo)電性，從而實(shí)現(xiàn)更好的催化性能。鑒于此，論文采用反應(yīng)沉淀法制備納米氧化釕粉體和分散體，以及納米氧化釕-氮摻雜碳納米管復(fù)合材料，進(jìn)一步對(duì)納米氧化釕-氮摻雜碳納米管復(fù)合材料在電解水析氧反應(yīng)的催化性能進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、采用超重力反應(yīng)沉淀法結(jié)合水熱制備納米氧化釕粉體。重點(diǎn)考察了溶液pH、水熱溫度、旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)速以及進(jìn)料流量等工藝參數(shù)對(duì)納米氧化釕顆粒尺寸、形貌和分散性等的影響規(guī)律，確定了較佳工藝

3、條件:溶液pH為9～10，陳化時(shí)間3～5 h，水熱溫度160℃，水熱時(shí)間12h，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)速800rpm，進(jìn)料流量300 mL·min-1。所得納米氧化釕粉體顆粒平均尺寸1.4 nm，顆粒呈球形，為金紅石晶型結(jié)構(gòu)，結(jié)合水含量為0.57個(gè)，比表面積為208 m2·g-1。
　　2、采用反應(yīng)沉淀法結(jié)合表面改性制備納米氧化釕分散體?？疾炝烁男詣┵|(zhì)量添加比、改性pH、水醇比以及陳化溫度等各個(gè)工藝條件對(duì)分散體分散性的影響，得到較優(yōu)工藝條件:改

4、性劑質(zhì)量添加比為30％，改性pH為1，分散液的水醇比為1∶2。所得納米氧化釕分散體顆粒平均尺寸為1.2 nm，顆粒形貌為球形，其分散穩(wěn)定性較好，放置12個(gè)月不發(fā)生沉降。
　　3、采用反應(yīng)沉淀法結(jié)合煅燒原位負(fù)載制備納米氧化釕-氮摻雜碳納米管復(fù)合材料?？疾炝颂砑颖?、煅燒溫度以及煅燒時(shí)間等工藝條件對(duì)復(fù)合材料復(fù)合效果、氧化釕顆粒尺寸以及其OER催化性能的影響，得到較佳工藝條件:三氯化釕與氮摻雜碳納米管添加比為1∶2，煅燒溫度300℃，煅燒