二氧化铈复合材料的制备及电催化性能研究文献综述
2020-05-06 16:51:10
文 献 综 述 1、选题背景及意义 如今,随着人类日益消耗燃料能源(煤炭、化石等),加之极端天气变化的威胁,寻求清洁的、新型可再生的能源来代替传统燃料能源将是人们的首要任务。
(1)氢和氧作为一种可持续的资源,已有许多对应的制备方法,另外,稳定、环保和高效的能源转换/储存装置的科技进步也为上述问题提供了一个更好的解决条件。
常见的电解水反应就是其一,但是反应中氧析出反应(OER)的缓慢动力学速率阻碍了能量的存储与转换。
(2)出于氧析出反应对绿色能源的重要性,因此,探索高效、高寿命、低成本的催化剂来降低反应活化能、提高电化学反应的效率,一直是人类社会为了绿色地球而不断进行的工作。
(3)传统的活性贵金属催化,例如使用IrO2和RuO2,归功于其高效OER催化活性。
(4)然而,其进一步发展可能受到高成本、长期耐用性差和耐化学腐蚀能力弱(如甲醇中毒、有机物侵蚀等)的影响。
(5)此外,贵金属在地壳中储量不足也在很大程度上阻碍了未来的大规模商业应用。
(6)由此我们想到,二氧化铈(CeO2)是一种非常重要的稀土氧化物,优势在于其高储氧能力、显著的氧化还原能力(Ce3 ,Ce4 )和内在良好的电子/离子导电性,有利于氧析出反应的进行。
(7,8)与CeO2(110)和(100)表面相比,CeO2(111)表面呈现较低的表面能,因此更稳定,但由于Ce3 离子的共存,可以吸附O2,在CeO2(111)表面容易形成超氧化物O2#8722;和Ce3 离子由于协同作用而表现出较高的氧吸附能,使其作为OER催化剂更优越。
(9,10) 2、CeO2纳米化催化性能及其复合材料的性能测试 研究催化剂结构与性能的关系对高性能催化剂的合理设计具有重要意义。
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