本書基于作者近年來在電解水及電解水催化劑方面的研究以及文獻積累，介紹了電解水和電解槽體系的基礎(chǔ)知識，并綜述了幾年來開發(fā)的性能優(yōu)異的催化劑。首先介紹了電解水的基本原理及重要參數(shù)，然后介紹了電解槽體系，包括傳統(tǒng)的電解槽體系和新型電解槽體系，之后介紹了電催化劑的制備方法，高效電催化劑的構(gòu)建方法，最后介紹了貴金屬、非貴金屬以及單原子材料作為電催化劑的研究進展。
本書可供電化學(xué)、電催化、材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生參考使用。
劉云花，貴州理工學(xué)院，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)講師。2018年到現(xiàn)在從事新能源科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)，科研工作重點為電催化劑的制備及其應(yīng)用。
第一章電解水概述001
1.1引言002
1.2基本原理003
1.2.1OER催化機理005
1.2.2HER催化機理007
1.3電催化的重要參數(shù)009
1.3.1質(zhì)量活性009
1.3.2塔費爾斜率009
1.3.3過電位010
1.3.4法拉第效率013
1.3.5電化學(xué)活性面積和歸一化電流014
1.3.6周轉(zhuǎn)頻率017
1.3.7穩(wěn)定性018
1.4電解水催化劑019
參考文獻020
第二章電解槽體系概述025
2.1堿性電解槽體系026
2.2酸性電解槽體系031
2.3海水電解槽032
2.4解耦電解槽033
參考文獻040
第三章電解水催化劑的制備方法043
3.1有機配體輔助合成法044
3.2水熱和溶劑熱合成法047
3.3電沉積法049
3.3.1電沉積的方式050
3.3.2電解液050
3.3.3基底和模板051
3.4共沉淀法052
3.4.1原材料的影響053
3.4.2濃度和組成的影響053
3.4.3溶劑效應(yīng)054
3.4.4溫度和pH的影響055
3.5靜電紡絲法055
3.5.1溶液參數(shù)057
3.5.2工藝參數(shù)059
3.5.3環(huán)境參數(shù)060
3.6材料的表征技術(shù)062
參考文獻062
第四章高效電催化劑的設(shè)計066
4.1化學(xué)摻雜067
4.2缺陷(空位)工程069
4.2.1化學(xué)還原和電化學(xué)還原法070
4.2.2等離子處理070
4.2.3其他方法071
4.3物相工程072
4.4晶面工程073
4.5結(jié)構(gòu)工程074
4.5.1調(diào)整材料尺寸074
4.5.2組分調(diào)制075
4.5.3修飾表面/界面075
4.5.4導(dǎo)電載體工程076
4.61D/2D納米結(jié)構(gòu)自支撐電極076
4.6.1自支撐電極作為HER催化劑078
4.6.1.1一般的1D/2D納米陣列078
4.6.1.2分級結(jié)構(gòu)1D/2D納米結(jié)構(gòu)080
4.6.1.3具有中空1D/2D納米結(jié)構(gòu)的電極082
4.6.2自支撐電極作為OER催化劑083
4.6.2.1一般的1D/2D納米陣列電極083
4.6.2.2分級結(jié)構(gòu)1D/2D納米結(jié)構(gòu)085
4.6.2.3具有中空1D/2D納米結(jié)構(gòu)的電極086
4.6.3自支撐電極作為OER/HER雙功能催化劑088
4.6.3.1一般的1D/2D納米陣列電極088
4.6.3.2具有中空1D/2D納米結(jié)構(gòu)的電極090
參考文獻093
第五章貴金屬基納米催化劑104
5.1銥基納米催化劑用于電化學(xué)分解水106
5.1.1Ir基催化劑用于HER106
5.1.1.1Ir金屬107
5.1.1.2Ir合金108
5.1.1.3Ir的氧化物110
5.1.2Ir基催化劑用于OER111
5.1.2.1Ir金屬111
5.1.2.2Ir合金115
5.1.2.3Ir氧化物116
5.1.3Ir基催化劑用于全電解水120
5.1.3.1Ir金屬基雙功能催化劑120
5.1.3.2Ir合金基雙功能催化劑123
5.1.3.3Ir氧化物/氫氧化物基雙功能催化劑124
5.1.3.4含Ir的氫氧化物124
5.2低Pt含量電催化劑用于HER催化127
5.2.1低Pt含量電催化劑的合成128
5.2.2低Pt含量電催化劑在電催化HER的應(yīng)用131
5.2.2.1載體上的Pt納米顆粒132
5.2.2.2載體上的Pt納米簇133
5.2.2.3Pt單原子催化劑134
5.2.2.4Pt合金催化劑135
5.2.2.5表面富Pt的低Pt含量電催化劑136
參考文獻138
第六章非貴金屬基納米催化劑153
6.1鎳基化合物154
6.1.1鎳基硒化物用于OER154
6.1.2含有其他金屬的鎳基硒化物用于OER158
6.1.3NiFe硫化物161
6.1.4NiFe基氧化物/氫氧化物165
6.1.4.1NiFe基氧化物165
6.1.4.2NiFe基(氧)氫氧化物167
6.1.4.3NiFe LDH174
6.2硼化物和硼酸鹽催化劑177
6.2.1硼化物催化劑178
6.2.2硼酸鹽催化劑183
6.3碳化鉬基催化劑186
6.3.1Mo2C催化劑187
6.3.2Mo2C雜化催化劑188
6.4Fe、Co、Ni基磷化物190
6.4.1前驅(qū)體的合成190
6.4.2磷化方法192
6.4.3磷化物和C的復(fù)合材料193
6.4.4雜原子摻雜的磷化物194
6.4.4.1非金屬摻雜195
6.4.4.2金屬摻雜196
參考文獻197
第七章單原子催化劑217
7.1SACs用于HER催化218
7.1.1貴金屬基SACs用于HER218
7.1.2非貴金屬基SACs用于HER221
7.2SACs用于OER催化224
7.2.1單金屬SACs用于OER224
7.2.2雙金屬SACs用于OER226
7.3雙功能SACs用于電解水227
參考文獻231
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