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Cu基电解水催化剂中过渡族元素合金化影响析氢性能研究
目录
内容概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1.1电解水制氢能技术发展概况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.1.2催化剂在电解水过程中的核心作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1.3Cu基金属作为析氢催化剂的潜力与挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
1.2过渡金属合金化策略概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
1.2.1合金化改性原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.2.2合金化对催化性能的影响机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
1.3本研究目标与主要内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
实验部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
2.1实验材料与制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
2.1.1原料选择与规格．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
2.1.2催化剂合成方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.1.3Cu基合金催化剂的详细制备步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
2.2结构与形貌表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
2.2.1物理化学性质分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2.2.2微观结构与物相组成测定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.2.3比表面积与孔径结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
2.3电化学性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.3.1电化学工作站与测试条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
2.3.2析氢反应性能评价方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
2.3.3其他相关电化学参数测定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
2.4稳定性及耐蚀性考察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
结果与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
3.1催化剂结构与形貌分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
3.1.1物相结构与晶格参数确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
3.1.2形貌特征与粒径分布观察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
3.1.3合金化对催化剂微观结构的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
3.2Cu基合金中过渡元素种类与含量影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
3.2.1不同过渡金属的合金效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
3.2.2过渡元素原子百分比对催化性能的作用规律．．．．．．．．．．．．．．47
3.2.3合金形成能与催化活性关联性探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48
3.3催化剂表面性质与活性位点分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
3.3.1表面元素价态与化学环境研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
3.3.2活性位点识别与电子结构调控机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
3.3.3吸附物吸附能计算或模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54
3.4电化学析氢性能测试结果与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
3.4.1Tafel斜率、过电位及交换电流密度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．57
3.4.2不同催化剂的HER性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58
3.4.3催化机理探讨．．．．．．．．．
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