超细磷化钴纳米颗粒三维电极制备及其电化学应用开题报告

1. 研究目的与意义

当前社会由于化石能源的急剧消耗所造成的能源危机与环境污染问题日益突出。开发利用低成本、高活性的非贵金属电解水催化剂来廉价高效地生产氢气有望为解决这一难题带来契机。近年来，过渡金属磷化物以其电解水产氢活性高、稳定性好、以及ph耐受限宽广等诸多优势而成为研究热点。

由于氢分子与其他能源相比重量能密度最高，且生成物只有无污染的水，在现代工业合成用于肥料和石油精炼的氨中，制氢也是很重要的化学原料。目前工业制氢的大部分来源是由 h2 和 co2 为原料，但这种方法会加剧全球化石资源的消耗，并且会产生大量 co2 排放。电解水由两个半反应构成，析氢反应和析氧反应。两倍于产生的氧气量，两者都与溶液中的总电荷流量成正比。

实验电位与热力学确定的还原电位之差的值是过电位。电极极化引起的过电位对电解的能量要求很高。一种优秀的电催化剂的关键评估是电解过程中的低过电位。最著名的高效电催化剂是pt和pt基金属，几乎没有过电位。然而，这些贵金属催 化剂不幸受到其稀缺性和伴随的昂贵价格的限制。因此，迫切需要开发非贵金属电催化剂，如镍基合金、金属硫族化合物、碳化物、硼化物和氮化物，以及新开发的非金属催化剂。目前，过渡金属磷化物(tmps)是新兴的非贵金属电催化剂的典型代表。

2. 研究内容和预期目标

探索并确定磷化钴纳米颗粒的制备并且研究其电化学应用。最终构建实际的电化学器件具体内容包括：

（1）制备磷化钴纳米颗粒

（2）通过控制原料的组成，如热解过程中温度，升温速度，保护气体种类，流速等实验条件，实现对磷化钴颗粒几何尺寸，结构以及电化学性质的调控。

3. 研究的方法与步骤

本次实验采用热解法来合成磷化钴的纳米颗粒

（1）准备一定量的三聚氰胺做为碳，氮源，草甘膦粉末为磷源， 醋酸钴或氯化钴作为co源化合物，将这些粉末混合并且烘干。

（2）在球磨罐里将上述三种原料进行球磨(900转，1h），加入酸性溶液12ml（盐酸：乙醇为5：1），然后将糊状物进行球磨10min，最后烘干12h，球磨20min。

4. 参考文献

1. anantharaj s, ede sr, sakthikumar k, karthick k, mishra s, kundu s. recent trends and perspectives in electrochemical water splitting with an emphasis on sulfide, selenide, and phosphide catalysts of fe, co, and ni: a review. acs catalysis. 2016;6(12):8069-97.

2. feng h, tang l, zeng g, yu j, deng y, zhou y, et al. electron density modulation of fe1-xcoxp nanosheet arrays by iron incorporation for highly efficient water splitting. nano energy. 2020;67:104174.

3. ji l, wang j, teng x, meyer tj, chen z. cop nanoframes as bifunctional electrocatalysts for efficient overall water splitting. acs catalysis. 2020;10(1):412-9.

5. 计划与进度安排

(1) 2022，01---2022、03 文献阅读为主，并且了解熟悉电化学测试。

(2)2022，03---2022、04 样品制备，及电化学性能表征。

(3)2022，04---2022、05 结构性能表征，组装电化学器件,分析总结数据。