氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo(O)x(OH)y电催化材料的制备和OER性能开题报告

 2023-03-19 09:03

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1引言随着社会生活生产与科技的进步,人们的生活水平得到了显著的提高,对于能源的需求也在不断加强。

而消耗不可再生的化石燃料,不仅有温室气体增加的问题,而且也不符合可持续发展的理念。

因此,人类急需寻找到绿色环保的新型清洁能源和新型储能系统。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题要研究或解决的问题1.熟悉氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo2Mx(O)y(OH)z电催化材料制备的工艺流程;2.探索温度、压力、各原料摩尔比等制备工艺参数对氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo2Mx(O)y(OH)z电催化材料的微观结构的影响规律;3.对氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo2Mx(O)y(OH)z电催化材料的电催化性能进行表征并调整优化工艺参数;4.借助DFT密度泛函理论对此电催化过程进行理论解释和分析。

二、拟采用的研究手段(途径)图二 溶胶-凝胶法制备氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo2Mx(O)y(OH)z电催化材料的示意图(1)将六水合氯化钴、六水合氯化铁和铁钴以外的二价金属盐按2:1:x的摩尔比溶于8.6ml乙醇和4.5ml水中,再加入4.5ml(2mg/ml)氧化石墨烯水溶液和三聚氰胺,在20℃的温度下用400r/min的磁力搅拌器搅拌0.5h均匀混合,得到一个三元金属溶胶体系;(2)将4.2ml环氧丙烷加入到(1)步中得到的三元金属溶胶体系中,在20℃的温度下搅拌5~10min后倒入模具中反应至凝胶;(3)将(2)步中得到的凝胶放置12h后加入乙醇老化液,在20℃下进行置换9次,每次间隔时间8小时;(4)将(3)步中得到的湿凝胶进行二氧化碳超临界干燥,其中反应温度为45℃,高压反应釜内压强为10MPa,放气速率为5L/min,干燥时间为8h,从而得到氮掺杂石墨烯气凝胶负载FeCo2Mx(O)y(OH)z电催化材料。

(5)样品分析测试:对样品进行XRD分析、SEM分析及TEM分析,电化学测试,旋转圆盘电极和旋转环盘电极对对材料的OER性能进行相关性能测试。

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