单原子气凝胶材料的制备及其电催化OER性能文献综述

 2021-12-17 23:30:55

全文总字数:2397字

文献综述

1 引言随着人口的增多和工业的发展,能源在人们的日常生活和经济发展中具有极其重要的地位,石油、天然气和煤炭等传统化石燃料是目前人类生产生活所需能量的主要来源,它们不可再生,但是这些资源却在近两百年的时间内被人类快速消耗,并且带来了严重的环境污染问题[1][2]。

因此,开发可再生的、绿色无污染的高效能源方式已成为当今社会的一个重大挑战。

近年来,从化石燃料发展为以清洁能源为基础的经济逐渐成为一种趋势,氢能来源广泛、能量密度高、无污染和零碳排放,被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源,在多种氢气制备方法中,立足于未来碳中性甚至负碳的电解水制氢,尤其是利用可再生能源的电解水制氢技术的工业化应用对推动氢能经济的发展具有重要的科学和社会意义[3]。

电解水制氢是电化学方法获得新能源的典型代表,电解水技术能够将水电解为氢气和氧气,又可以通过燃料电池等高效转化方式获得电能,形成一个良性的绿色循环。

在电解水反应中由两个半反应组成:第一个半反应是阴极区的析氢反应(HER),即水变成氢离子的反应;另一个是阳极区的析氧反应(OER),即水变成氧气的氧化反应。

其中HER是两电子转移的反应,OER是四电子转移的反应[4],所以总反应由OER主导,因此人们需要研究一些典型的OER催化剂去提高反应的进行。

当前OER催化剂主要包括合金,金属氧化物,过渡金属氧化物,钙钛矿,尖晶石等等,刘俊涛等[5]以尖晶石纳米催化剂在OER反应中的应用为出发点,用水热法一步合成了催化剂FeCo2O4@NPC-450 ℃,其表现出良好的OER催化性能,电化学测试结果表明,催化剂FeCo2O4@NPC-450 ℃在电流密度达到10 mAcm-2时,过电位仅为330 mV,Tafel斜率为50 mVdec-1;Zaidi等[6]用Pt浸渍法,以Pt/CeO2-MC、Pt/PrO2-MC、Pt/NdO2-MC、Pt/SmO2-MC等金属氧化物为载体,合成了介孔炭负载Pt的双金属组合甲醇电氧化阳极催化剂,所制备的催化剂具有良好的稳定性和耐久性,用XRD、BET比表面积和EDS对催化剂进行了表征,CeO2-MC、PrO2-MC、NdO2-MC和SmO2-MC的高比表面积为684-778 m2/g;高丽等[7]设计合成了原位负载于发蓝铁丝上的四氧化三钴(Co3O4)自支撑电催化剂,获得了较高的析氧反应活性[8],在外加电压为1.65 V vs. RHE时,析氧反应电流密度高达124 mAcm-2。

但是这些催化剂材料利用率普遍不高,最近几年,越来越多的研究人员将方向朝向单原子,单原子[9][10]是指其催化活性位点是一个单个的金属原子,它通过与周围的配位原子结合共同起催化作用,所以它具有很高的催化效率。

2 单原子催化剂近年来,高效单原子催化剂的开发已成为催化领域最为重要的研究内容之一[11]。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,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。