1. 研究目的与意义
严重的环境污染和能源问题使得迫切需要寻找可持续的能源转换技术，如金属-空气电池、电解水装置和金属-水电池[1,2]。在这些化学能转换装置中，主要的电化学反应，特别是析氢反应（HER）和析氧反应（OER），总是决定着器件的整体效率[3–5]。贵金属基电催化剂具有优异的催化性能。然而，这些贵金属储备低、成本高昂，严重限制了其商业化应用[6]。为此，人们在以地球上储量丰富的元素来设计和制备高活性电催化材料方面做出了相当大的努力[7]。
近年来，涉及过渡金属碳化物、氮化物、磷化物和硫族化物等非贵金属基电催化剂被开发出来，以提高电催化性能[8]。其中，过渡金属磷化物（TMPs），特别是铁磷化物，因其理想的电子性能、优异的催化活性和低廉的成本而受到广泛关注[9–12]。金属磷化物的高HER活性很大程度上归因于金属位点的氢化物受体和P位点的质子受体中心，其表现与氢化酶类似[13–15]。此外，在OER过程中，金属磷化物重组行为诱导的表面金属磷酸基团促进了含氧中间体的质子耦合电子转移，而具有高导电性的内部金属磷化物进一步促进了电子转移，从而促进了金属磷化物的析氧性能[16–18]。虽然金属磷化物具有显著的双功能性能，但在实际应用中，金属磷化物的整体效率仍受到可及活性位点的数量和反应性的限制。与贵金属同类产品相比，大多数TMPs的性能仍然较差[19,20]。因此，合理设计具有丰富活性位点和高本征活性的金属磷化物是非常必要的。
碳纳米材料，如碳纳米纤维(CNFs）、碳纳米管（CNTs）、石墨烯(Gr）等因其独特的性质和优异的性能，被看作是负载金属材料的理想载体。作为碳基材料最典型的代表之一，多孔结构衍生出的具有高特异性的多孔碳材料具有孔径分布窄、可调的孔隙率、比表面积大、可变的结构、便于功能化修饰、化学稳定性好和较大的活性位点等诸多优点。对于许多应用而言，多孔碳被认为是非常有前途的材料，如电极材料、催化剂、吸附、分离等。而通过与其他具有优异特性的材料如金属颗粒、金属氧化物、金属磷化物、金属合金、杂原子、半导体等复合，结合其它材料的功能性而发挥出1 1gt;2的协同效应,就更加拓展了多孔碳材料的结构与应用。
2. 研究内容和预期目标
2.1 碳球前驱体制备：
以水为溶剂，以蔗糖为原料，水热合成纯碳球前驱体，其他条件不变，研究蔗糖溶液浓度对碳球前驱体(PHCS)的产率、形貌等的影响，确定碳球前驱体的最佳工艺条件。
3. 研究的方法与步骤
3.1 碳球前驱体制备：
(1)配制一定浓度的蔗糖水溶液，搅拌均匀后转入不锈钢反釜，实际填充体积80% （50 ml反应釜），190℃左右水热，反应一定时间，水洗、乙醇洗涤，鼓风干燥，得到碳球前驱体（PHCS）
(2)配制一定浓度的蔗糖水溶液，加入适量硝酸铁，搅拌均匀后转入不锈钢反应釜，190℃左右水热，反应一定时间，水洗、乙醇洗涤，鼓风干燥，得到含铁碳球前驱体。
4. 参考文献
[1] Li H, Zhang M, Yi L, et al. Ultrafine Ru nanoparticles confined in 3D nitrogen-doped porous carbon nanosheet networks for alkali-acid ZnH2 hybrid battery. Appl Catal B-Environ, 2021, 280: 119412-119422 .
[2] Dalle KE, Warnan J, Leung JJ, et al. Electro-and solar-driven fuel synthesis with first row transition metal complexes. Chem Rev, 2019,119: 2752–2875.
[3] Hu L, Zeng X, Wei X, et al. Interface engineering for enhancing electrocatalytic oxygen evolution of NiFe LDH/NiTe heterostructures. Appl Catal B-Environ, 2020, 273: 119014-119024.
5. 计划与进度安排
| 起止时间 | 自2022年12月15日至2023年6月 | |||
| 序号
剩余内容已隐藏，您需要先支付 1元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。 您可能感兴趣的文章
| ||||
