Co/Mo 双金属基纳米结构的构筑及电催化 析氢/析氧性能研究任务书

 2021-09-22 12:54:43

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。电解水的过程包括阴极的产氢过程(Hydrogen Evolution Reaction,HER)和阳极的产氧过程(Oxygen Evolution Reaction,OER),上述过程涉及一步或多步电子转移,每个电子转移都需克服一定的活化能:产氢的实际反应电位与理论电位相差较小,能量消耗少;产氧的实际电位与理论电位相差较大,能量消耗大。因此,如果电解水制氢想要实现有效的工业推广,获取高效的析氢/析氧电催化剂将必不可少。目前,高效的析氢催化剂有Pt及其合金,高效的析氧催化剂有Ir、Ru及其氧化物,但上述催化剂的广泛应用受到高昂价格和资源匮乏的限制。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。有鉴于此,本论文选择了地球储量丰富、价格低廉同时外层电子易于调控的Co/Mo过渡金属作为研究对象,希望通过调控Co/Mo基纳米材料的结构,实现高效的电催化(析氢/析氧)活性。

基于上述研究背景,制定如下设计(论文)内容:

1.文献阅读与调研:了解目前的能源环境问题和清洁能源的开发利用状况,知悉电催化水分解所面临的挑战,掌握国内外在电催化水分解催化剂研究方面的进展;了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

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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篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

2.完成不少于5000字的英文文献翻译;

3.具体要做的工作:成功构筑Co/Mo双金属基纳米结构,实现Co/Mo双金属基纳米结构电催化剂的高效催化活性,分析实验数据,阐述构效关系,总结国内外相关研究概况和发展趋势,总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,分析实验数据,撰写毕业论文,字数不少于1.2万字。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1. 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,完成开题报告;

2.第4–8周:按照设计方案,利用优化的水热溶剂热工艺,控制适当的反应温度、反应时间、反应浓度,完成Co/Mo双金属基纳米结构的可控构筑;

3.第9周:搭建电解池,通过电化学工作站测试材料在电解水过程中的析氢/析氧活性;利用LSV(线性扫描伏安法)、Tafel(塔菲尔曲线) 、EIS(电化学阻抗)等方法揭示Co/Mo双金属基纳米结构的电催化活性、动力学过程以及催化的稳定性等;

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4. 主要参考文献

1.Zhang B, Zheng X, Voznyy O, et al. Homogeneously dispersed multimetal oxygen-evolving catalysts [J]. Science, 2016, 352: 333-337.

2.Kanan M W, Nocera D G. In Situ Formation of an Oxygen-evolving catalyst in neutral water containing phosphate and Co2 [J]. Science, 2008, 321: 1072-1075.

3.Zhang P, Li L, Nordlund D, et al. Dendritic core-shell nickel-iron-copper metal/metal oxide electrode for efficient electrocatalytic water oxidation [J]. Nature Communications, 2018, 9: 381.

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