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任务书

 2021-09-24 12:09

1. 毕业设计(论文)主要内容:

电解水制氢是清洁可再生能源发展的重要途径之一。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。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。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。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,磷化物等。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。

设计(论文)主要内容:

1. 文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势;

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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. 掌握二硒化镍和铁掺杂二硒化镍纳米材料的制备方法;

3. 掌握二硒化镍和铁掺杂二硒化镍纳米材料的结构表征与性能测试方法;

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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,完成开题报告。

2. 第5-8周:按照设计方案,制备NiSe2和铁掺杂二硒化镍纳米材料。

3. 第9-12周:采用XRD、SEM、TEM、CV、EIS等测试技术对材料的物相、显微结构、电催化性能等进行测试。

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4. 主要参考文献

[1] Xia B, Yan Y, Li N, et al. A Metal–Organic Framework-Derived Bifunctional Oxygen electrocatalyst[J]. Nature Energy, 2016, 1: 15006

[2] Xu X, Song F, Hu X. A Nickel Iron Diselenide-Derived Efficient Oxygen-Evolution Catalyst [J]. Nature Communication, 2016, 7: 12324

[3] Song H, Yoon H, Ju B, et al. 3D Architectures of Quaternary Co-Ni-S-P/Graphene Hybrids as Highly Active and Stable Bifunctional Electrocatalysts for Overall Water Splitting [J]. Advance Energy materials, 2018, 8(33): 1802319

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