氮摻雜碳納米纖維的制備及其在電催化析氫中的應用.pdf

1、能源和環境問題是人類可持續發展的兩大難題，尋求對環境無污染的綠色能源是當代科學家們的追求。氫能是較為理想的清潔綠色能源。電解水制氫由于具有綠色、高效等特點，是一種具有廣泛應用前景的制氫方法。目前，高活性的電解水催化劑主要是Pt等貴金屬類催化劑，但是由于其來源稀有、價格昂貴而嚴重制約了其工業化應用。氮摻雜碳材料作為一種新興的電解水催化劑，因其儲量豐富、價廉等特點，得到了科學家們的廣泛關注。本文利用靜電紡絲技術結合原位聚合和化學絡合等方法制

2、備了氮摻雜的碳納米纖維(NCNRs/CNFs)，并將其作為載體制備了氮-金納米顆粒共摻雜的碳納米纖維雜化材料(AuNPs@NCNRs/CNFs)，并系統研究了其微觀結構與電催化析氫活性及其之間的關系。主要內容如下:
　　(1)將靜電紡絲技術、原位聚合和高溫石墨化過程相結合制備了NCNRs/CNFs雜化材料，并對其結構和性能進行了一系列表征。所制備CNFs的平均直徑在160nm到200nm之間。原位聚合后，苯胺成功在CNFs表面聚合

3、，通過高溫煅燒后得到了NCNRs/CNFs。電催化析氫測試結果表明，NCNRs/CNFs雜化材料相對于CNFs具有較好的電催化析氫活性和穩定性。
　　(2)為了進一步提高雜化材料的析氫性能，以少量貴金屬金納米顆粒共摻雜制備出了AuNPs@NCNRs/CNFs，并對其進行了一系列的表征。結果表明，AuNPs在NCNRs/CNFs表面分布的非常均勻，且沒有明顯的團聚現象。將合成的雜化材料在酸性條件下用作電催化析氫反應的催化劑，研究結果