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纳米硫/氧化物的合成及其在电催化水裂解中的研究和应用

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纳米硫/氧化物的合成及其在电催化水裂解中的研究和应用
论文目录
 
摘要第1-7页
abstract第7-19页
第一章 绪论第19-51页
  1.1 水裂解第19-22页
    1.1.1 水裂解的简介第19-20页
    1.1.2 水裂解的分类第20-22页
      1.1.2.1 光催化水裂解第20-21页
      1.1.2.2 电催化水裂解第21-22页
  1.2 电催化水裂解的简介第22-26页
    1.2.1 电催化析氢(HER)反应第23-24页
    1.2.2 电催化析氧(OER)反应第24-25页
    1.2.3 电催化全解水(OWS)反应第25-26页
  1.3 电催化水裂解催化能力的衡量参数第26-30页
    1.3.1 电解液的酸碱性第26-27页
    1.3.2 电极材料的选择第27页
    1.3.3 起始/过电位(onset/over potential)第27页
    1.3.4 塔菲尔斜率(Tafel Slope)第27-28页
    1.3.5 电化学阻抗谱(EIS,Electrochemical impedancespectroscopy)第28页
    1.3.6 电催化活性表面积(ECSA, Electrochemically active surfacearea)及粗糙度因子(RF, Roughness factor)第28-29页
    1.3.7 活性点位催化活性的计算(TOF, turnover frequence)第29-30页
    1.3.8 法拉第效率(Faraday efficiency)第30页
    1.3.9 稳定性第30页
  1.4 电催化水裂解催化剂分类第30-43页
    1.4.1 金属硫化物第31-38页
      1.4.1.1 MoS_2第31-35页
      1.4.1.2 Ni_3S_2第35-38页
    1.4.2 金属氧化物第38-43页
      1.4.2.1 (Fe, Co, Ni)-基氧化物第39-41页
      1.4.2.2 钙钛矿及其他类金属氧化物第41-43页
  1.5 本论文的研究内容与意义第43页
  1.6 参考文献第43-51页
第二章 1T-2H Cr_x-MoS_2的合成及其在电催化析氢中的应用和研究第51-73页
  2.1 引言第51-52页
  2.2 实验过程第52-55页
    2.2.1 实验药品第52-53页
    2.2.2 实验仪器及对应的技术指标第53-54页
    2.2.3 实验中样品的制备第54页
      2.2.3.1 g-C_3N_4的合成第54页
      2.2.3.2 Cr_x-MoS_2、MoS_2及其他对比样品的制备第54页
    2.2.4 电化学测试第54-55页
    2.2.5 电催化活性表面积(ECSA)的计算第55页
    2.2.6 电化学阻抗谱(EIS)的测量第55页
    2.2.7 周转频率(TOF)的计算第55页
  2.3 结果与讨论第55-70页
    2.3.1 模板g-C_3N_4第55-56页
      2.3.1.1 XRD及SEM结果讨论第55-56页
      2.3.1.2 热重结果讨论第56页
    2.3.2 Cr_x-MoS_2的结构及形貌表征第56-63页
      2.3.2.1 XRD结果讨论第57页
      2.3.2.2 SEM结果讨论第57-58页
      2.3.2.3 N_2吸/脱附结果讨论第58页
      2.3.2.4 TEM、AFM、HRTEM及EDS-Mapping结果讨论第58-61页
      2.3.2.5 ICP结果讨论第61页
      2.3.2.6 Raman及XPS结果讨论第61-63页
    2.3.3 电催化析氢(HER)性质的研究第63-70页
      2.3.3.1 电催化析氢(HER)的LSV测试第63-65页
      2.3.3.2 HER稳定性讨论第65页
      2.3.3.3 ESI结果讨论第65-66页
      2.3.3.4 双电层电容(C_(dl))的结果讨论第66-67页
      2.3.3.5 法拉第效率的计算第67-68页
      2.3.3.6 周转频率(TOF)的计算第68-69页
      2.3.3.7 不同析氢材料的HER性能比较第69-70页
  2.4 本章小结第70页
  2.5 参考文献第70-73页
第三章 高效电催化水裂解催化剂Co-Ni_3S_2/NF的合成及性质研究第73-91页
  3.1 引言第73-74页
  3.2 实验过程第74-76页
    3.2.1 试剂和仪器第74-75页
      3.2.1.1 实验所需试剂第74-75页
      3.2.1.2 实验仪器第75页
    3.2.2 实验过程第75-76页
      3.2.2.1 RuO_2/NF的制备第75页
      3.2.2.2 泡沫镍的前期处理第75页
      3.2.2.3 Co-Ni_3S_2/NF的制备第75页
      3.2.2.4 对比材料的制备第75-76页
    3.2.3 电化学测试第76页
  3.3 结果与讨论第76-86页
    3.3.1 样品的形貌及结构表征第76-79页
      3.3.1.1 样品的XRD分析第76-77页
      3.3.1.2 样品的SEM形貌分析第77页
      3.3.1.3 样品的TEM分析第77-78页
      3.3.1.4 样品的SEM-Mapping分析第78页
      3.3.1.5 X-射线光电子能谱(XPS)分析第78-79页
    3.3.2 样品电化学行为的研究第79-86页
      3.3.2.1 电催化析氧(OER)行为的研究第79-81页
        3.3.2.1.1 样品OER活性在LSV曲线上的表现第79-80页
        3.3.2.1.2 样品OER过程中的稳定性测试第80-81页
        3.3.2.1.3 样品OER过程中的法拉第效率的计算第81页
      3.3.2.2 电催化析氢(HER)行为的研究第81-84页
        3.3.2.2.1 样品HER活性在LSV曲线中的表现第81-83页
        3.3.2.2.2 样品HER过程中稳定性的测试第83-84页
      3.3.2.3 电化学双电层电容(C_(dl))的测定第84-85页
      3.3.2.4 电催化全解水(OWS)的测试第85-86页
        3.3.2.4.1 OWS活性在LSV曲线中的表现第85页
        3.3.2.4.2 不同双功能催化剂OWS性能的比较第85-86页
  3.4 本章小结第86-87页
  3.5 参考文献第87-91页
第四章 拥有大电流密度和低过电势的双功能Sn-Ni_3S_2超薄纳米片在高效电催化水裂解中的应用和研究第91-121页
  4.1 引言第91-92页
  4.2 实验过程第92-96页
    4.2.1 合成所需试剂第92-93页
    4.2.2 材料结构和形貌表征所用的仪器及设备第93页
    4.2.3 化合物的制备第93-94页
      4.2.3.1 NF的前处理第93-94页
      4.2.3.2 Sn-Ni_3S_2/NF的制备第94页
      4.2.3.3 Ni_3S_2/NF及其它对比化合物的制备第94页
      4.2.3.4 RuO_2/NF及Pt/C/NF的制备第94页
    4.2.4 电化学测试第94-95页
    4.2.5 电催化活性表面积(ECSA)的计算第95页
    4.2.6 电化学阻抗(EIS)的测量第95页
    4.2.7 周转频率(TOF)的计算第95-96页
    4.2.8 法拉第效率的测定及计算第96页
  4.3 结果与讨论第96-116页
    4.3.1 合成讨论第96-97页
      4.3.1.1 负载量的计算第96页
      4.3.1.2 实际含量与理论含量的分析第96-97页
    4.3.2 化合物的表征第97-103页
      4.3.2.1 XRD分析第97-98页
        4.3.2.1.1 对比样品的XRD结果与讨论第98页
      4.3.2.2 SEM分析第98-100页
        4.3.2.2.1 泡沫镍(NF)的SEM第98-99页
        4.3.2.2.2 Ni_3S_2/NF的SEM第99页
        4.3.2.2.3 Sn-Ni_3S_2/NF的SEM第99-100页
      4.3.2.3 TEM分析第100-101页
      4.3.2.4 Mapping(SEM及TEM)分析第101页
      4.3.2.5 XPS分析第101-103页
    4.3.3 化合物电催化性质的研究第103-116页
      4.3.3.1 电催化析氢(HER)性能的研究第103-107页
        4.3.3.1.1 HER在LSV(线性扫描伏安法)曲线中的表现第103-104页
        4.3.3.1.2 HER稳定性的研究第104页
        4.3.3.1.3 对比实验中HER性能的研究第104-105页
        4.3.3.1.4 HER反应后,材料的XRD及SEM结果第105页
        4.3.3.1.5 周转频率(TOF)及法拉第效率的计算第105-106页
        4.3.3.1.6 各种HER催化材料的性能比较第106-107页
      4.3.3.2 电催化析氧(OER)性能的研究第107-113页
        4.3.3.2.1 OER在LSV(线性扫描伏安法)曲线中的表现第107-108页
        4.3.3.2.2 Raman光谱分析第108-109页
        4.3.3.2.3 OER稳定性的研究第109页
        4.3.3.2.4 周转频率(TOF)和法拉第效率的计算第109-110页
        4.3.3.2.5 对比实验中OER性能的研究第110-111页
        4.3.3.2.6 OER反应后,材料的XRD及SEM结果第111页
        4.3.3.2.7 各种OER催化材料的性能比较第111-112页
        4.3.3.2.8 双电层电容(Cdl)的测试及计算第112-113页
      4.3.3.3 电催化全解水(OWS)性能的研究第113-116页
        4.3.3.3.1 OWS在LSV(线性扫描伏安法)曲线中的表现第113-114页
        4.3.3.3.2 OWS稳定性的测试第114-115页
        4.3.3.3.3 长时间暴露于空气中后,材料的XRD及SEM结果第115页
        4.3.3.3.4 各种OWS催化材料的性能比较第115-116页
  4.4 本章小结第116-117页
  4.5 参考文献第117-121页
第五章 超离子导体K_2Fe_4O_7纳米颗粒与泡沫镍的原位复合材料在电催化水裂解方面的应用和研究第121-147页
  5.1 引言第121-122页
  5.2 实验过程第122-124页
    5.2.1 合成过程所需的试剂第122-123页
    5.2.2 K_2Fe_4O_7、K_2Fe_4O_7/NF及一系列对比样品的制备第123页
      5.2.2.1 K_2Fe_4O_7的制备第123页
      5.2.2.2 K_2Fe_4O_7/NF及一系列对比样品的制备第123页
    5.2.3 材料化学结构和形貌所用的表征仪器第123页
    5.2.4 电化学测试第123-124页
    5.2.5 电催化活性表面积的测试和计算第124页
    5.2.6 法拉第效率的计算第124页
  5.3 结果与讨论第124-143页
    5.3.1 合成讨论第124-125页
      5.3.1.1 负载量的计算第124-125页
    5.3.2 材料的表征第125-131页
      5.3.2.1 XRD分析第125-126页
      5.3.2.2 扫描电镜(SEM)结果讨论第126-127页
      5.3.2.3 聚焦离子束(FIB)结果讨论第127页
      5.3.2.4 透射电镜(TEM)结果分析第127-128页
      5.3.2.5 Mapping结果分析第128-129页
      5.3.2.6 XPS结果讨论第129-131页
    5.3.3 复合物K_2Fe_4O_7/NF在电催化水裂解中的应用第131-143页
      5.3.3.1 电催化析氢(HER)的性质研究第131-134页
        5.3.3.1.1 HER性能在LSV曲线中的表现第131-132页
        5.3.3.1.2 HER稳定性的研究第132页
        5.3.3.1.3 HER反应后,材料的XRD及SEM结果第132-133页
        5.3.3.1.4 HER反应过程中法拉第效率的计算第133-134页
      5.3.3.2 电催化析氧(OER)的性质研究第134-141页
        5.3.3.2.1 OER性能在LSV曲线中的表现第134-135页
        5.3.3.2.2 OER稳定性的研究第135-136页
        5.3.3.2.3 OER后材料的XRD及SEM结果第136页
        5.3.3.2.4 OER反应后材料的XPS变化第136-138页
        5.3.3.2.5 OER反应过程中Raman光谱的变化第138-139页
        5.3.3.2.6 OER反应过程中法拉第效率的计算第139页
        5.3.3.2.7 双电层电容(C_(dl))的计算第139-141页
      5.3.3.3 电催化全解水(OWS)的性质研究第141-143页
        5.3.3.3.1 OWS性能在LSV曲线中的表现第141页
        5.3.3.3.2 OWS催化稳定性的研究第141-143页
        5.3.3.3.3 电催化剂OWS催化活性的比较第143页
  5.4 本章小结第143-144页
  5.5 参考文献第144-147页
第六章 结论与展望第147-151页
作者简介与学术成果第151-153页
致谢第153页

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