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多孔碳负载钼基纳米材料作为高性能析氢电催化剂任务书

 2020-04-24 09:38:21  

1. 毕业设计(论文)主要内容:

近年来,化石能源的快速消耗造成了许多环境问题,诸如全球变暖、雾霾等等。因此,寻找一种清洁可再生能源作为化石能源的替代品成了当务之急。可以通过电解水法来获得的氢气(h2)作为一种清洁、可再生能源展现了巨大的优势。目前,铂(pt)因为其具有低的塔菲尔斜率和起始电势被认为是最具活性的析氢反应(her)催化剂。然而,价格昂贵储量稀少限制了其普遍实际的应用。因此,找到一种非贵金属的her催化剂能很大程度上缓解能源与环境问题。因为与铂具有相似的电子结构,钼(mo)的磷化物,碳化物,氮化物等在最近得到了很大程度的关注和研究。这类新型的材料,即使是以块状或者无定形结构存在,也具有优秀的her催化活性。因此,这类材料仍然有很大的提升空间,通过缩小其尺寸到纳米尺度和/或是调整到特殊的纳米结构,能够大幅度提升其性能。

多孔碳材料是一类在气体吸附、传感和催化等领域被广泛运用的多孔材料。利用其孔隙的周期性和结构的规则性,它能作为支撑或卯合(support or counterparts)部分来连接活性物质并最终形成一个功能复合结构。例如,高的比表面积和可调节的气体吸附性能够使大量气体吸附在金属表面并加速其气体相关的催化过程(gas-related catalytic process)。其周期性孔隙就能支持纳米尺度的钼基材料并且防止其高温下的团聚。

设计(论文)主要内容:

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、查阅不少于15篇关于本研究内容的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告。

2、采用利用水热法、cvd法合成基于多孔碳材料的钼基纳米催化剂,进行sem,tem,tg,bet等材料表征与测试,分析形成机理;

3、采用sem,tem,tg,bet等材料表征与测试方法测试材料的电催化性能,包括her性能,稳定性测试。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1. 第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

2. 第5-8周:按计划利用cvd法,水热法合成催化剂材料,并完成材料的形貌表征,物相表征。

3. 第9-12周:利用玻碳电极负责催化材料,分别在酸性和碱性电解液中测试材料的her性能。获得塔菲尔斜率,长稳定性等性能。

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4. 主要参考文献

[ [1] armand, m. amp; tarascon, j. m. building better batteries[j]. nature, 2008, 451: 652-657.

[ [2] dunn, b., kamath, h. amp; tarascon, j. m. electrical energy storage for the grid: a battery of choices[j]. science, 2011, 334: 928-935.

[3] bruce, p. g., freunberger, s. a., hardwick, l. j. amp; tarascon, j. m. li-o2 and li-s batteries with high energy storage[j]. nature materials, 2011, 11: 19-29.

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