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，是解決當前能源危機的一個有效選擇。電解水制氫具有工藝簡單、氫氣純度高、產物無污染等諸多優(yōu)勢，是最可觀的制氫方法。但是電解水的兩個半反應——析氫反應和析氧反應的動力學遲緩，需要較高的能量驅動，影響了電解水整體的效率。尤其是析氧反應，機理更加復雜，其過電勢遠高于析氫反應。因此，采用高效、低廉、穩(wěn)定的催化劑以降低析氧反應的能壘，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

2、、形貌可控且易復合，具有突出的析氧活性。然而，導電性差的缺點限制了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電性。LDH與碳材料耦合后，LDH能提供析氧反應的催化活性位，碳材料則加快析氧過程中電子的傳輸。因此，構筑碳材料與LDH耦合的廉價催化劑是解決析氧反應高能耗的有效手段。
　　本文集中于研究兩種鈷基LDH與碳材料耦合的電極材料，并且對其析氧性能進行了分析。主要研究內容和結果如下：
　　采用共沉淀的方法構

3、筑了碳納米管耦合CoMn-LDH的復合物。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，并且縮短了離子擴散路徑。三維碳納米管導電網絡加強了納米片的導電性，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，復合物在10mA cm-2的過電勢為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：作為析氧反應中的