摘要
氢能作为一种理想的可再生能源，是最有前途的能源载体之一。电解水制氢技术因其清洁、高效等特点成为目前最有潜力的可再生能源解决方案。目前电解水反应的一个关键问题是如何开发高效稳定的催化剂，贵金属Pt族材料被公认为是电催化析氢性能最好的催化剂，但其面临成本高昂及含量稀缺等问题，阻碍其大规模工业化应用，因此开发高效的非贵金属电催化剂具有十分重要的意义。多金属盐酸盐是一类结构中富含钼、钒、钨、铌和钽五种前过渡金属元素的金属氧簇化合物，作为前驱体的多酸分子中的杂原子可直接掺杂到衍生物中以提高电化学活性，且分子中多样金属价态有利于提高电催化材料的氧化还原性。本论文利用多酸作为前驱体，通过结合贵金属，碘掺杂和双金属氧化物的构筑三种策略出发制备高效HER催化剂，具体工作如下： 1）选用两种钒基多酸（十钒酸Na3H3V10O28和有机修饰后的六钒酸甲基衍生物Na2[V6O13{(OCH2)3CCH3}2]）作为前驱体制备比表面积较大碳化钒（VC）纳米颗粒，之后和含贵金属Ir的胶体溶液结合制备了复合材料Ir/VC/C和Ir/VC/C-100，Ir和VC间的协同效应使电催化性能大幅提升，同时还可降低贵金属的使用量。 2）由于不与贵金属结合的VC性能较差，将目光聚焦到钼基电催化剂，选择含碘有机阳离子修饰后的八钼酸(Ph2I)4[Mo8O26]作为前驱体与DCA混合碳化得到了碘掺杂的碳化钼非贵金属催化剂I-dopedMoC/C，其HER性能为243mV。 3）相比单一过渡金属Mo基催化剂，引入第二种金属会引起价电子的重新分布，使HER性能更进一步，因此选择在结构中含有双金属的Keggin型杂多酸H3PMonW12-n（n=3，6，9）为前驱体，泡沫镍为导电载体，制备了含有双金属氧化物的一体化电催化剂NF/PMonW12-n，其中性能最好的NF/PMo6W6在碱性条件下过电位仅为74mV，进一步实现制备高效非贵金属电催化剂这一目标。
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