功能化碳納米管電解水析氫催化劑.pdf

1、氫氣是一種潔凈友好的二次能源，具有來源廣泛，產(chǎn)物為水，清潔環(huán)保，可以循環(huán)使用等優(yōu)點。電解水制氫是一種高效的制氫方式，電解水制氫的核心技術(shù)為陰極析氫催化劑?，F(xiàn)有的析氫催化劑有Pt等貴金屬催化劑，Ni、Co等非貴金屬催化劑，過渡金屬磷化物催化劑，C60(OH)8和C3N4非金屬催化劑等。貴金屬Pt具有良好的電催化性能，但是它在地球上儲量有限，價格昂貴，限制了其大規(guī)模使用的可能性。Ni和Co等非貴金屬催化劑的催化性能相比較于貴金屬有一定差距，

2、在酸性條件下它會被腐蝕和鈍化。過渡金屬磷化物催化劑具有良好的電催化性能，如MoP，WP，CoP。但以往合成磷化物電催化劑的過程中，合成工藝復(fù)雜，并伴有有機廢物的產(chǎn)生。近期的研究中，非金屬C60（OH）8和C3N4被研制出來，這類催化劑顯示出良好的電催化活性。但是這類電催化劑的合成路徑復(fù)雜，且合成費用昂貴。因此，現(xiàn)在急需研究制備出性能良好的電解水析氫催化劑。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴制備出離子液體1-氨丙基-3-甲基咪唑溴鹽，并對

3、多壁碳納米管進行酸化處理。在脫水劑DCC的作用下，將離子液體連接在多壁碳納米管上，制備出1-氨丙基-3-甲基咪唑-溴鹽碳納米管復(fù)合物（AMIM-Br-MWCNTs），電化學(xué)測試結(jié)果顯示，該催化劑的電化學(xué)析氫起峰電位是-350mV，Tafel斜率為125.62mV/dec。經(jīng)過XPS和FT-IR研究發(fā)現(xiàn)，1-氨丙基-3-甲基咪唑溴鹽在與酸化碳納米管連接以后形成的酰胺基團擁有較強的質(zhì)子吸附能力，多壁碳納米管能夠傳遞電子，促進質(zhì)子的還原，使得

4、催化劑擁有較好的電催化能力。⑵制備出離子液體N,N-4-甲酯基-苯基-N-甲基葡萄糖溴鹽（MBMG-Br），再將其與三氯化鐵混合來制備含鐵的離子液體（MBMG-FeCl3Br）。將離子液體（MBMG-FeCl3Br）與碳納米管進行均勻混合，最后放置在磁舟里面，用次磷酸鈉進行磷化，制備出磷化鐵-碳納米管（FeP-CNTs）。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，該催化劑的起峰電位是-70mV，Tafel斜率為75.9mV/dec。⑶制備出酸化碳納米管，使用