層狀復(fù)合金屬氫氧化物在中性介質(zhì)中電催化氧析出性能研究.pdf

1、水裂解制氧因其高效，低排放的特點(diǎn)被認(rèn)為是未來最具潛力的新能源之一，但目前常用的貴金屬鉑系催化劑由于資源匱乏被限制了進(jìn)一步應(yīng)用，開發(fā)高活性的非貴金屬催化劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此類催化電極上的核心反應(yīng)為陽極氧析出(OER)電極反應(yīng)。目前的析氧反應(yīng)通常需要在較大的過電位下才能進(jìn)行，且現(xiàn)有的OER催化劑主要作用在強(qiáng)堿或酸性介質(zhì)，對中性水溶液體系的研究甚少。目前非貴金屬OER催化劑多以鈷基磷酸鹽為核心，多在磷酸鹽緩沖溶液內(nèi)進(jìn)行催化過程，對不同鈷基

2、材料的性能優(yōu)劣及穩(wěn)定性的差距欠缺機(jī)理解釋，且對非緩沖溶液內(nèi)的電化學(xué)性能研究不足。針對這些挑戰(zhàn)，本論文制備了鈷鐵層狀雙金屬氫氧化物材料，將其應(yīng)用于中性介質(zhì)下的氧析出催化過程，對催化劑的催化性能進(jìn)行了研究。主要工作如下:
　　1.以成核晶化隔離法制備得晶型良好，顆粒形貌均一， CO32-插層的鈷鐵水滑石(CoFe LDH)納米材料。將這種納米復(fù)合材料應(yīng)用于中性溶液的氧析出催化反應(yīng)中，并與相應(yīng)的尖晶石氧化物和單金屬氫氧化物做比較。產(chǎn)物相

3、比于尖晶石或氫氧化物等納米材料比表面積更大，涂膜后表面粗糙度大，活性位點(diǎn)更突出，在中性磷酸鹽緩沖溶液內(nèi)催化OER反應(yīng)擁有低起始電位高電流密度和持久穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，其性能已經(jīng)接近文獻(xiàn)中報(bào)道的催化劑水平。過電位0.6 V時(shí)TOF值可達(dá)0.108 s-1。它優(yōu)秀的催化能力歸功于更多暴露的Co催化位點(diǎn)和水滑石的特有層板特性，是理想的OER催化材料。該催化劑合成方法簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)，有利于實(shí)際的OER應(yīng)用。
　　2.對鈷鐵水滑石(CoFe