基于过渡金属化合物的催化剂的制备与电催化性能研究
氧还原反应(ORR)、析氢反应(HER)和析氧反应(OER)是燃料电池和电解水制氢这两种清洁能源转化技术中的核心反应,它们的动力学过程快慢显著依赖于使用的电催化剂的活性高低。目前使用的贵金属铂等催化剂虽然催化活性较高,但它们储量有限、价格昂贵,极大限制了其商业化应用。
因此,研发成本较低、但同时仍具有满足实际应用需要的催化活性和稳定性的廉价催化剂来取代贵金属催化剂的使用,是目前上述新能源领域研究的重要课题。过渡金属化合物由于在导电性、稳定性等各项理化性质方面表现突出,加之价格低廉、合成简单,易于作各种修饰,并且其中许多化合物都对氢和氧有较高的亲和力,因此是一类有潜力的催化剂材料。
但目前的研究对于材料的结构与性能之间的关系探讨得不够透彻,对于影响催化剂性能的一些关键要素还没有深入的研究。基于此,本论文制备了几种结构特异、性能优良的过渡金属化合物基电催化剂,并分析了其性能增强的机理,取得了一定进展。
本文主要研究内容如下:利用高温煅烧将氮化钛(TiN)纳米晶生长在氮掺杂石墨烯(NG)片层的基底上,得到了一种高效的ORR催化剂——TiN/N ...