镍基合金/纳米碳复合电极材料的构建及其电催化析氢性能研究

基本信息
批准号:51674221
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:邵光杰
学科分类:
依托单位:燕山大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:樊玉欠,马志鹏,王丽欣,杨汪,杨武,尹旭才,李瑶
关键词:
电极材料超重力电沉积电催化纳米碳复合材料
结项摘要

In this application project, we choose carbon nanotubes and graphene as the composite phase to Ni-based alloy such as Ni、Ni-S、Ni-Mo to synthesize catalytic electrodes with electrodeposition under supergravity field for hydrogen evolution reaction. The effects of different preparation conditions on the morphology, microstructure and electrochemical activity of the composite electrodes are systematically researched. We study the force situation, motion model and mass transfer kinetics of the composite phase particles under the joint action of the electric field force, supergravity and electrolyte convection movement, and the co-deposition mechanism of composite phase particles with Ni and Ni-based alloy on the electrode interface is also analyzed. In addition, the project make detailed discussions on the kinetic process of the cathode gas gathering, growing up and leaving from the electrode interface, which can influence the microstructure and the electric-catalytic performance of the composite coatings. Then the rules and mechanisms of composite coatings on supergravity field intensity, property and content of the nano carbon for hydrogen evolution reaction are further investigated in this project.. Through research, the aim of this project is to establish a new method to prepare composite cathode materials with observably higher electrocatalytic performance for hydrogen evolution reaction. Revealing the regularities and micro process of codeposition using composite phase particles and matrix metal, and finding out the influences on morphology, microstructure and electrochemical activity of the composite electrodes under the supergravity field.

本申请项目采用超重力电沉积方法,将碳纳米管、石墨烯等作为复合相,与Ni、Ni-S、Ni-Mo等镍基合金复合电沉积制备出电解析氢复合催化电极。研究不同的制备条件对复合电极微观形貌、组织结构和电化学性能的影响规律及作用机理;研究复合相颗粒在电场力、超重力和电解液的对流运动的共同作用下的受力情况、运动模型和传质动力学规律以及在电极界面与Ni及Ni基合金的共沉积机理;研究在超重力电沉积过程中,阴极上析出气体的聚集、长大和脱离电极界面的动力学过程及其对复合镀层微观形貌和电催化性能的影响规律;研究超重力场强度,纳米碳性质、含量等对电极材料催化析氢性能的影响规律及作用机理。.通过本项目的研究,将建立制备高性能电解析氢复合阴极催化材料的新方法,制备出催化析氢性能显著提高的复合电极材料,揭示超重力场中复合相颗粒与基体金属共沉积的规律和微观过程,弄清超重力场对微观组织、形貌以及电催化析氢性能的影响规律。

项目摘要

为了揭示超重力场对电沉积制备镍基合金纳米碳复合电极材料析氢性能的影响规律及作用机理,本课题采用了超重力电沉积方法将碳纳米管、石墨烯等作为复合相,与镍基合金复合电沉积制备出电解析氢复合催化电极。研究了复合相颗粒在电场力、超重力和电解液的对流运动的共同作用下的受力情况和传质动力学规律以及在电极界面与镍及镍基合金的共沉积机理;深入考察和分析了在超重力电沉积过程中,阴极上析出气体的聚集、长大和脱离电极界面的动力学过程及其对复合镀层微观形貌和电催化性能的影响规律;揭示了超重力场强度,纳米碳性质、含量等对电极材料催化析氢性能的影响规律及作用机理。.通过本项目的研究,建立了制备高性能电解析氢复合阴极催化材料的新方法,揭示了超重力场对镍基合金纳米碳复合电极材料的构建及其电催化析氢性能的影响规律,并为设计制备具有良好催化析氢性能的复合电极材料提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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