微波法合成ni3s2材料及其在电解水中的应用【字数：8320】
本课题采用将泡沫镍进行硫化后在微波法处理之下制备硫化镍材料的方法，研究了不同微波加热时间下的硫化镍材料对电解水性能的影响。测试和分析了对加热温度为中高火，加热时间分别为8分钟，10分钟，12分钟下制备的3组硫化镍材料在电解水中的c-v曲线、LSV曲线、塔菲尔曲线和电化学阻抗。研究发现，选取电流密度达到-100mA cm-2时的过电势作为参考标准，加热时间越长，过电位越大；随着加热时间的增加，在同一扫描速率下的过电位和塔菲尔斜率都是越来越大，8分钟和10分钟的塔菲尔斜率相差不大，但12分钟的塔菲尔斜率增加的较为明显；随着二硫化三镍材料加热时间的增加，其双电层电容先变大后变小，但电化学阻抗越来越大。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究意义 1
1.3国内外发展现状 1
1.4主要研究内容及技术路线 2
1.4.1主要研究内容 2
1.4.2技术路线 2
2.实验过程及方法 3
2.1实验试剂及实验设备 3
2.1.1 实验试剂 3
2.1.2 试验设备 3
2.2 微波法合成Ni3S2材料 4
2.2.1 实验前准备工作 4
2.2.2 硫化镍原位合成 4
2.2.3 微波法制备二硫化三镍材料原理图 5
2.3 硫化镍HER性能测试方法 5
2.4 电解水制氢原理 6
2.5 HER简介 6
2.5.1 测试电极及电解液的选择 7
2.5.2 过电位/起始电位和矫正 7
2.5.3 析氢稳定性和产氢量 8
2.5.4 活化 8
2.5.5 阻抗 8
2.5.6 LSV曲线 9
2.5.7 CV曲线 9
3.不同加热时间下制备的Ni3S2材料对电解水性能的影响 11
3.1 SEM分析 11
3.2 LSV及塔菲尔曲线 11
3.3 CV曲线及双电层电容 13
3.4 阻抗 13
4．结论及展望 15< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 4.1 结论 15
4.2 展望 15
参考文献 16
致谢 17
1.绪论
1.1课题研究背景
作为清洁能源之一的氢气，被誉为目前以及未来最有前景的新能源。氢能对于能源危机的缓解、环境污染问题的改变以及温室效应的解决等有着重要的作用。在未来，氢能将会是新能源汽车、清洁能源发电的最大终端市场。随着燃料环保要求日趋严格，炼油厂加氢精制也将需要更多的工业氢气来生产低硫的清洁燃料，这将极大的刺激工业氢气需求量的快速增长。
氢在自然界中的分布十分广泛，但在自然状态下仅存在着极其少量的游离态氢。工业氢气是指通过一定的方式，从工业原料中大量制取的可燃气态氢产物。这种通过输入能量并且从含有氢的原料中提取工业氢气的过程，被称作人工制氢，其中包括了化石燃料制氢、生物技术制氢、太阳能制氢和水分解制氢等。
1.2课题研究意义
氢能和电能都是十分重要的二次能源，氢能具有远距离输运、大规模存储以及氢—电互换的特性。通过电解水制氢和氢能发电是实现有效利用氢—电互换优势、提高能源利用效率、发挥能源智慧互联互补的关键。在所有的人工制氢方法中，电解水制氢的优势在于可以有效地消纳风电和光伏发电等不稳定电力，以及其他富余的波谷电力，因此将贯穿于氢能发展的整个过程，成为建设“氢能社会”工业氢气的一个主要来源。
硫化镍是一类重要的过渡金属硫化物。目前制备二硫化三镍材料的主要方法有硬模板法、纳米铸造法、高温气相法和微波辅助的溶剂热法等。近几年以来，二硫化三镍材料以其环境友好、高电子传导率、容易构造以及价格低廉等优点，使其在电解水及能量存储与转换器中得到了广泛的应用。
1.3国内外发展现状
2014年，美国颁布《全面能源战略》，开启了新的氢能计划，重新确定了氢能在交通转型中的引领作用，并于2017年宣布继续支持30个氢能项目建设，推动氢工业的快速发展。
日本在2014年4月制定了《第四次能源基本计划》，确定了加速建设和发展“氢能社会”的战略方向。把2015年定为“氢能元年”，2020年定为“氢能奥运元年”，2025年定为“氢能走出去元年”。
中国是全球氢能利用的大国，已形成京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、华中、西北、 西南、东北等7个氢能产业集群。我国已制定《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》，提出了氢工业（氢的制取、储运及加氢站）、先进燃料电池、燃料电池分布式发电等3个战略发展方向，以及大规模制氢技术、分布式制氢技术、氢气储运技术、氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池（MFC）技术和燃料电池分布式发电技术等6项创新行动。
1.4主要研究内容及技术路线
1.4.1主要研究内容
本实验主要研究采用微波法在不同加热时间下制备的硫化镍材料对电解水性能的影响，其中电解水性能测试参数包括过电位，阻抗，循环伏安曲线，以及根据LSV曲线计算塔菲尔斜率和双电层电容。
1.4.2技术路线
微波原位合成工艺
微波是一种高能量电磁波，具有加热速度快、加热均匀的优点。本实验采用微波辐射作为加热源，采用泡沫镍作为集流体与金属镍源，采用L半胱氨酸作为硫源，使其在微波辐照下发生如下反应：
2S2+3Ni→Ni3S2
从而在泡沫镍表面形成所需硫化镍材料。 2.实验过程及方法
2.1实验试剂及实验设备
2.1.1 实验试剂
药品试剂
化学式
规格
作用
乙二醇
(CH2OH)2
目录
1.绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究意义 1
1.3国内外发展现状 1
1.4主要研究内容及技术路线 2
1.4.1主要研究内容 2
1.4.2技术路线 2
2.实验过程及方法 3
2.1实验试剂及实验设备 3
2.1.1 实验试剂 3
2.1.2 试验设备 3
2.2 微波法合成Ni3S2材料 4
2.2.1 实验前准备工作 4
2.2.2 硫化镍原位合成 4
2.2.3 微波法制备二硫化三镍材料原理图 5
2.3 硫化镍HER性能测试方法 5
2.4 电解水制氢原理 6
2.5 HER简介 6
2.5.1 测试电极及电解液的选择 7
2.5.2 过电位/起始电位和矫正 7
2.5.3 析氢稳定性和产氢量 8
2.5.4 活化 8
2.5.5 阻抗 8
2.5.6 LSV曲线 9
2.5.7 CV曲线 9
3.不同加热时间下制备的Ni3S2材料对电解水性能的影响 11
3.1 SEM分析 11
3.2 LSV及塔菲尔曲线 11
3.3 CV曲线及双电层电容 13
3.4 阻抗 13
4．结论及展望 15< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 4.1 结论 15
4.2 展望 15
参考文献 16
致谢 17
1.绪论
1.1课题研究背景
作为清洁能源之一的氢气，被誉为目前以及未来最有前景的新能源。氢能对于能源危机的缓解、环境污染问题的改变以及温室效应的解决等有着重要的作用。在未来，氢能将会是新能源汽车、清洁能源发电的最大终端市场。随着燃料环保要求日趋严格，炼油厂加氢精制也将需要更多的工业氢气来生产低硫的清洁燃料，这将极大的刺激工业氢气需求量的快速增长。
氢在自然界中的分布十分广泛，但在自然状态下仅存在着极其少量的游离态氢。工业氢气是指通过一定的方式，从工业原料中大量制取的可燃气态氢产物。这种通过输入能量并且从含有氢的原料中提取工业氢气的过程，被称作人工制氢，其中包括了化石燃料制氢、生物技术制氢、太阳能制氢和水分解制氢等。
1.2课题研究意义
氢能和电能都是十分重要的二次能源，氢能具有远距离输运、大规模存储以及氢—电互换的特性。通过电解水制氢和氢能发电是实现有效利用氢—电互换优势、提高能源利用效率、发挥能源智慧互联互补的关键。在所有的人工制氢方法中，电解水制氢的优势在于可以有效地消纳风电和光伏发电等不稳定电力，以及其他富余的波谷电力，因此将贯穿于氢能发展的整个过程，成为建设“氢能社会”工业氢气的一个主要来源。
硫化镍是一类重要的过渡金属硫化物。目前制备二硫化三镍材料的主要方法有硬模板法、纳米铸造法、高温气相法和微波辅助的溶剂热法等。近几年以来，二硫化三镍材料以其环境友好、高电子传导率、容易构造以及价格低廉等优点，使其在电解水及能量存储与转换器中得到了广泛的应用。
1.3国内外发展现状
2014年，美国颁布《全面能源战略》，开启了新的氢能计划，重新确定了氢能在交通转型中的引领作用，并于2017年宣布继续支持30个氢能项目建设，推动氢工业的快速发展。
日本在2014年4月制定了《第四次能源基本计划》，确定了加速建设和发展“氢能社会”的战略方向。把2015年定为“氢能元年”，2020年定为“氢能奥运元年”，2025年定为“氢能走出去元年”。
中国是全球氢能利用的大国，已形成京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、华中、西北、 西南、东北等7个氢能产业集群。我国已制定《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》，提出了氢工业（氢的制取、储运及加氢站）、先进燃料电池、燃料电池分布式发电等3个战略发展方向，以及大规模制氢技术、分布式制氢技术、氢气储运技术、氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池（MFC）技术和燃料电池分布式发电技术等6项创新行动。
1.4主要研究内容及技术路线
1.4.1主要研究内容
本实验主要研究采用微波法在不同加热时间下制备的硫化镍材料对电解水性能的影响，其中电解水性能测试参数包括过电位，阻抗，循环伏安曲线，以及根据LSV曲线计算塔菲尔斜率和双电层电容。
1.4.2技术路线
微波原位合成工艺
微波是一种高能量电磁波，具有加热速度快、加热均匀的优点。本实验采用微波辐射作为加热源，采用泡沫镍作为集流体与金属镍源，采用L半胱氨酸作为硫源，使其在微波辐照下发生如下反应：
2S2+3Ni→Ni3S2
从而在泡沫镍表面形成所需硫化镍材料。 2.实验过程及方法
2.1实验试剂及实验设备
2.1.1 实验试剂
药品试剂
化学式
规格
作用
乙二醇
(CH2OH)2
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