碳耦合鈷基層狀雙金屬氫氧化物的制備及析氧性能研究.pdf

1、氫能是一種理想的清潔能源，是解決當(dāng)前能源危機(jī)的一個(gè)有效選擇。電解水制氫具有工藝簡單、氫氣純度高、產(chǎn)物無污染等諸多優(yōu)勢(shì)，是最可觀的制氫方法。但是電解水的兩個(gè)半反應(yīng)——析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)遲緩，需要較高的能量驅(qū)動(dòng)，影響了電解水整體的效率。尤其是析氧反應(yīng)，機(jī)理更加復(fù)雜，其過電勢(shì)遠(yuǎn)高于析氫反應(yīng)。因此，采用高效、低廉、穩(wěn)定的催化劑以降低析氧反應(yīng)的能壘，是降低電解水能耗和提升整體效率的有力措施。
　　層狀雙金屬氫氧化物（LDH）組成可調(diào)

2、、形貌可控且易復(fù)合，具有突出的析氧活性。然而，導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)限制了LDH的析氧性能，而通過碳材料耦合的方式可以顯著提升材料的導(dǎo)電性。LDH與碳材料耦合后，LDH能提供析氧反應(yīng)的催化活性位，碳材料則加快析氧過程中電子的傳輸。因此，構(gòu)筑碳材料與LDH耦合的廉價(jià)催化劑是解決析氧反應(yīng)高能耗的有效手段。
　　本文集中于研究兩種鈷基LDH與碳材料耦合的電極材料，并且對(duì)其析氧性能進(jìn)行了分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　采用共沉淀的方法構(gòu)

3、筑了碳納米管耦合CoMn-LDH的復(fù)合物。超薄的CoMn-LDH納米片暴露大量的催化活性位，增大了與電解液的界面接觸面積，并且縮短了離子擴(kuò)散路徑。三維碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了納米片的導(dǎo)電性，縮短了電子傳輸路徑及增加了暴露的電催化活性位。在0.1M KOH溶液中，復(fù)合物在10mA cm-2的過電勢(shì)為355mV，并且能穩(wěn)定工作10h以上。
　　水熱合成了在碳纖維表面原位生長NiCo-LDH納米陣列。碳纖維紙具有雙重功能：作為析氧反應(yīng)中的