| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 目录 | 第9-14页 |
| 第一章 绪论 | 第14-52页 |
| 1.1 电解水技术概述 | 第14-19页 |
| 1.1.1 电解水原理 | 第14-15页 |
| 1.1.2 水电解池的类别 | 第15-19页 |
| 1.1.2.1 碱性电解池 | 第15-16页 |
| 1.1.2.2 固体氧化物电解池 | 第16-17页 |
| 1.1.2.3 固体聚合物电解池 | 第17-19页 |
| 1.2 氧析出反应机理 | 第19-24页 |
| 1.3 氧析出反应催化剂的研究现状 | 第24-39页 |
| 1.3.1 SPE氧析出反应催化剂的材料选择 | 第25-33页 |
| 1.3.1.1 金属及二元或三元合金析氧催化剂 | 第27页 |
| 1.3.1.2 单一金属氧化物析氧催化剂 | 第27-30页 |
| 1.3.1.3 二元及三元金属氧化物析氧催化剂 | 第30-33页 |
| 1.3.2 金红石相氧化物的结构 | 第33-34页 |
| 1.3.2.1 金红石相氧化物的晶体结构 | 第33页 |
| 1.3.2.2 金红石相氧化物的电子结构 | 第33-34页 |
| 1.3.2.3 金红石相氧化物的酸碱性 | 第34页 |
| 1.3.3 新型纳米结构在能源电催化领域中的应用 | 第34-38页 |
| 1.3.3.1 新型纳米结构在其他能源装置中的应用 | 第35-36页 |
| 1.3.3.2 新型纳米结构在氧析出反应催化材料中的应用 | 第36-38页 |
| 1.3.4 SPE电解水阳极催化剂载体的研究现状 | 第38-39页 |
| 1.4 本论文的研究思路与内容 | 第39-41页 |
| 参考文献 | 第41-52页 |
| 第二章 实验部分 | 第52-64页 |
| 2.1 本论文中所使用的主要化学试剂及仪器设备 | 第52-53页 |
| 2.2 样品的物理性质表征 | 第53-57页 |
| 2.2.1 X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析 | 第53-54页 |
| 2.2.2 物理吸附表征 | 第54-55页 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)表征 | 第55-56页 |
| 2.2.4 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope)表征 | 第56页 |
| 2.2.5 X射线光电子能谱(X-ray Potonelectron Spectroscopy,XPS)分析 | 第56-57页 |
| 2.2.6 X射线荧光光谱分析(X-ray fluorescence,XRF) | 第57页 |
| 2.3 电化学测试 | 第57-62页 |
| 2.3.1 电化学测试装置及工作电极的制备 | 第57-58页 |
| 2.3.2 饱和甘汞电极(SCE)电极电势的校正 | 第58页 |
| 2.3.3 循环伏安(CV)测试 | 第58-59页 |
| 2.3.4 OER活性(极化曲线)测试 | 第59-60页 |
| 2.3.5 Tafel曲线的IR降校正 | 第60-61页 |
| 2.3.6 催化剂的稳定性测试 | 第61-62页 |
| 参考文献 | 第62-64页 |
| 第三章 纳米IrO_2催化剂及其尺寸效应研究 | 第64-79页 |
| 3.1 引言 | 第64-65页 |
| 3.2 制备方案 | 第65页 |
| 3.3 对Unannealed-IrO_2及不同温度处理样品的物理表征 | 第65-69页 |
| 3.3.1 热分析(TG与DTA) | 第65-66页 |
| 3.3.2 XRD分析 | 第66-68页 |
| 3.3.3 IrO_2的晶体生长动力学分析 | 第68页 |
| 3.3.4 SEM表征 | 第68-69页 |
| 3.4 Unannealed-IrO_2样品经不同温度热处理后的电化学性能比较 | 第69-76页 |
| 3.4.1 循环伏安(CV)曲线 | 第69-71页 |
| 3.4.2 极化曲线 | 第71-72页 |
| 3.4.3 Tafel曲线分析 | 第72-74页 |
| 3.4.4 电化学稳定性分析 | 第74-76页 |
| 3.5 小结 | 第76-77页 |
| 参考文献 | 第77-79页 |
| 第四章 三维有序大孔(3-DOM)IrO_2的制备与性能表征 | 第79-105页 |
| 4.1 引言 | 第79-80页 |
| 4.2 单分散SiO_2胶体微球的制备 | 第80-81页 |
| 4.3 胶体晶体模板的自组装 | 第81-84页 |
| 4.3.1 分散介质对模板规整程度的影响 | 第82-83页 |
| 4.3.2 SiO_2微球粒径对模板规整程度的影响 | 第83-84页 |
| 4.4 3-DOM IrO_2材料的制备 | 第84-99页 |
| 4.4.1 3 -DOM IrO_2与Colloidal IrO_2的制备方法 | 第84页 |
| 4.4.2 热处理温度对3-DOM IrO_2物理性质的影响 | 第84-89页 |
| 4.4.2.1 XRD表征 | 第85-86页 |
| 4.4.2.2 物理吸附测试 | 第86-87页 |
| 4.4.2.3 SEM表征 | 第87-89页 |
| 4.4.3 热处理温度对3-DOM IrO_2电化学性能的影响 | 第89-90页 |
| 4.4.3.1 热处理温度对循环伏安电量(q)的影响 | 第89页 |
| 4.4.3.2 热处理温度对OER活性的影响 | 第89-90页 |
| 4.5 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2的物理性质比较 | 第90-94页 |
| 4.5.1 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2的XRD表征比较 | 第90页 |
| 4.5.2 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2材料的SEM形貌比较 | 第90-92页 |
| 4.5.3 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2材料的TEM表征比较 | 第92页 |
| 4.5.4 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2材料的物理吸附测试比较 | 第92-93页 |
| 4.5.5 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2材料的小角XRD(SAXD)测试比较 | 第93-94页 |
| 4.6 3-DOM IrO_2与Colloidal IrO_2的电化学性能比较 | 第94-99页 |
| 4.6.1 循环伏安(CV)曲线比较 | 第94-96页 |
| 4.6.2 OER极化曲线比较 | 第96-97页 |
| 4.6.3 Tafel曲线比较 | 第97-98页 |
| 4.6.4 电化学稳定性比较 | 第98-99页 |
| 4.7 小结 | 第99-101页 |
| 参考文献 | 第101-105页 |
| 第五章 过渡金属(Co、Ni)掺杂及表面富Ir结构二元氧化物OER催化剂的制备与性能研究 | 第105-143页 |
| 5.1 引言 | 第105-107页 |
| 5.2 Ir_(1-x)M_xO_(2-y)二元氧化物OER催化剂的两种制备方案 | 第107-108页 |
| 5.2.1 简单热分解法制备Ir_(1-x)M_xO_(2-y)二元氧化物OER催化剂 | 第107页 |
| 5.2.2 热分解-酸洗法制备Ir_(1-x)M_xO_(2-y)纳米晶体 | 第107-108页 |
| 第一部分 Ir_(1-x)M_xO_(2-y)二元氧化物催化剂 | 第108-122页 |
| 5.3 Ir_(1-x)M_xO_(2-y)二元氧化物的物理性质表征 | 第108-113页 |
| 5.3.1 XRD表征 | 第108-110页 |
| 5.3.1.1 简单热分解法制备样品的XRD比较 | 第108-109页 |
| 5.3.1.2 高Ni含量氧化物酸洗前后的XRD比较 | 第109-110页 |
| 5.3.2 XRF表征 | 第110-112页 |
| 5.3.3 SEM表征 | 第112-113页 |
| 5.3.3.1 简单热分解法制备样品的SEM形貌比较 | 第112-113页 |
| 5.3.3.2 高Ni含量氧化物酸洗除Ni前后SEM形貌的变化 | 第113页 |
| 5.4 Ni掺杂量x对简单热分解法制备Ir_(1-x)M_xO_(2-y)催化剂电化学性能的影响 | 第113-115页 |
| 5.4.1 Ni掺杂量x对Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)循环伏安曲线(CV)的影响 | 第113-114页 |
| 5.4.2 Ni掺杂量x对Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)OER催化活性的影响 | 第114-115页 |
| 5.5 简单热分解法与热分解-酸洗法制备Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)纳米晶体的比较 | 第115-122页 |
| 5.5.1 物理性质比较 | 第115-118页 |
| 5.5.1.1 TEM形貌对比 | 第115-116页 |
| 5.5.1.2 物理吸附测试对比 | 第116-117页 |
| 5.5.1.3 元素组成分析 | 第117-118页 |
| 5.5.2 电化学性能比较 | 第118-122页 |
| 5.5.2.1 循环伏安曲线(CV)比较 | 第118-119页 |
| 5.5.2.2 OER活性(稳态极化曲线)比较 | 第119-120页 |
| 5.5.2.3 Tafel曲线比较 | 第120-121页 |
| 5.5.2.4 电化学稳定性比较 | 第121-122页 |
| 第二部分 Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)二元复合氧化物 | 第122-137页 |
| 5.6 Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)系列复合氧化物的物理性质 | 第122-130页 |
| 5.6.1 XRF表征 | 第122-123页 |
| 5.6.2 XRD表征 | 第123-126页 |
| 5.6.2.1 简单热分解法制备Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)复合氧化物的XRD比较 | 第123-125页 |
| 5.6.2.2 高Co含量二元氧化物酸洗前后的XRD比较 | 第125-126页 |
| 5.6.3 XPS表征 | 第126-129页 |
| 5.6.4 TEM表征 | 第129-130页 |
| 5.7 Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)系列复合氧化物的电化学性质 | 第130-137页 |
| 5.7.1 循环伏安曲线(CV)比较 | 第131-133页 |
| 5.7.1.1 简单热分解法制备Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)系列复合氧化物的CV曲线比较 | 第131页 |
| 5.7.1.2 高Co含量二元氧化物经酸洗前后的CV曲线比较 | 第131-133页 |
| 5.7.2 OER活性(稳态极化曲线)比较 | 第133-136页 |
| 5.7.2.1 简单热分解法制备Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)系列复合氧化物的极化曲线比较 | 第133页 |
| 5.7.2.2 高Co含量二元氧化物经酸洗前后OER催化活性的变化 | 第133-135页 |
| 5.7.2.3 热解法与热分解-酸洗法制备的Ir_(1-x)Ni_xO_(2-y)二元氧化物的Tafel曲线比较 | 第135-136页 |
| 5.7.3 电化学稳定性 | 第136-137页 |
| 5.8 小结 | 第137-138页 |
| 参考文献 | 第138-143页 |
| 第六章 Nb-doped TiO_2阳极氧析出载体材料的制备及担载IrO_2的研究 | 第143-165页 |
| 6.1 引言 | 第143-145页 |
| 6.2 溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备Nb-doped TiO_2纳米粉体 | 第145-146页 |
| 6.3 Nb-doped TiO_2纳米粉体的物理化学表征 | 第146-150页 |
| 6.3.1 XRD表征 | 第146页 |
| 6.3.2 差热、热重分析 | 第146-147页 |
| 6.3.3 Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2纳米粉体的物理吸附结果 | 第147页 |
| 6.3.4 Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2的XPS分析 | 第147-149页 |
| 6.3.5 Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2的电导率测定 | 第149页 |
| 6.3.6 Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2的电化学表征 | 第149-150页 |
| 6.4 纳米Nb-doped TiO_2担载IrO_2制备方法探讨 | 第150-154页 |
| 6.4.1 IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的制备流程 | 第150-151页 |
| 6.4.2 两种不同温度热处理制备IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的电化学比较 | 第151-152页 |
| 6.4.3 热分解法、Adams熔融法与胶体法制备IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的电化学比较 | 第152-154页 |
| 6.5 纳米Nb-doped TiO_2载体担载IrO_2不同配比的电化学探讨 | 第154-156页 |
| 6.6 IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的物理表征 | 第156-158页 |
| 6.6.1 IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的XRD表征 | 第156-157页 |
| 6.6.2 IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的SEM与TEM表征 | 第157-158页 |
| 6.7 IrO_2/Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_2催化剂的稳定性 | 第158-159页 |
| 6.8 小结 | 第159-161页 |
| 参考文献 | 第161-165页 |
| 第七章 总结与展望 | 第165-168页 |
| 参考文献 | 第167-168页 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 | 第168-169页 |
| 致谢 | 第169页 |
