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铁掺杂二硒化镍纳米正八面体材料的制备及电催化析氧反应研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着工业社会的发展,生态环境遭到逐渐破坏,能源危机日益严重,可再生清洁能源的开发成为科研工作者们努力的方向。电解水制氢是清洁可再生能源发展的重要途径之一。目前的电解水制氢方法主要有三种[1]:碱性电解水制氢,固体聚合物电解水制氢,及高温固体氧化物电解水制氢[2]。水的电解包括析氢和析氧两个反应,制约其发展的重大挑战之一就是析氧反应需要消耗极大的能量。析氧反应涉及多步质子耦合和电子转移过程,反应过程在动力学上较为缓慢,需要电催化剂促进反应进行、降低能量消耗[3-4]。目前使用最为广泛和高效的析氧反应电催化剂是二氧化铱(IrO2)、二氧化钌(RuO2)等贵金属基催化剂,但是这些贵金属的高成本、稀缺性严重限制了它们在电解水中的实际应用[5]。因此,开发具有高效、廉价、长寿命析氧反应的电催化剂对于电解水制氢的发展起着举足轻重的作用。

过渡金属氧化物及其衍生物,由于具有丰富的储量、较高的活性、易于调控的位点,在电催化领域受到了较为广泛的研究[6-10]。二维结构由于具有丰富的活性位点、快速的电荷输运和充分的接触面积,可以有效提高材料的催化活性。在过去的几年里,关于过渡金属衍生物的电催化研究已经取得了巨大的进展,尤其是双金属基的过渡金属衍生物,例如氧化物、硫化物、硒化物、磷化物等[11-14]。但是关于二硒化物的合成制备却被较少报导,因此本课题拟采用一步水热法预合成掺杂铁二硒化镍纳米正八面体,构筑镍-铁基析氧电催化剂,并对这种电催化剂的性能优化和应用做进一步的研究。研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施。

2. 研究的基本内容与方案

(一)、基本内容

材料制备:

1)采用高温水热法,通过控制温度和时间以及硝酸镍,硒粉,水合肼的投料比,得到nise2纳米正八面体前驱体。

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3. 研究计划与安排

进度安排

第1-3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。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] yang s,feng x, wang x, et al. graphene-based carbon nitride nanosheets as efficientmetal-free electrocatalysts for oxygen reduction reactions [j]. angewandte chemieinternational edition, 2011, 50 (23): 5339-5343

[2] tian g,chen y, zhou w, et al. 3d hierarchical flower-like tio2 nanostructure: morphology control and its photocatalytic property [j].crystengcomm, 2011, 13 (8): 2994-3000

[3] hou y,qiu m, zhang t, et al. ternary porous cobalt phosphoselenide nanosheets: anefficient electrocatalyst for electrocatalytic and photoelectrochemical watersplitting [j]. advance materials, 2017, 29 (35): 1701589

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