生物模板辅助制备镍基氢氧化物薄膜及其析氧电催化性能

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1、分类号：O649学号：201500369003硕士学位论文生物模板辅助制备镍基氢氧化物薄膜及其析氧电催化性能Bio-templateAssistedPreparationofNickelBasedHydroxideFilmsandTheirPerformanceforElectrocatalyticOxygenEvolutionReactions研究生姓名：王海花指导教师：何涛庄旭明学科门类：理学专业名称：无机化学论文提交日期：2018年4月23日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除

2、文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大

3、学硕士学位论文摘要负载析氧电催化剂从而降低析氧反应过电位，这是提高太阳能光电化学水分解产氢效率的重要环节。镍基氢氧化物是目前广泛关注的析氧电催化剂，然而影响其析氧电催化活性的关键因素目前尚不清楚。本论文利用生物模板对镍基氢氧化物薄膜的结构进行调控，优化其析氧电催化性能。借助场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱（IR）、交流阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）以及计时电流（I-t）等测试技术对样品的结构、电荷传输动力学行为进行研究，揭示镍基氢氧化物薄膜结构对其析氧电催化活性的影响机制，并且基于此制备具有高可见光活性的Ni(OH)2/Fe2O3光阳极薄

4、膜。研究内容主要分为以下三个部分：1、在分子尺度水平，研究生物分子作为催化位点配位结构修饰剂对薄膜性能的影响。（1）筛选可作为催化位点配位结构修饰剂的生物分子；（2）优化实验条件，主要包括生物分子加入量、电化学沉积条件对薄膜结构、活性及稳定性的影响；2、在纳米以及微米尺度水平，利用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌鞭毛等作为模板，对氢氧化镍薄膜的纳米结构进行调控，主要研究：（1）微生物模板表面官能团和催化位点镍原子之间的化学作用；（2）微生物模板存在下纳米孔洞的形成以及对氢氧化镍薄膜电化学活性面积的影响。3、薄膜载流子传输动力学行为对析氧电催化活性的影响机制，并基于此制备高活性Ni(OH)2

5、/Fe2O3光阳极薄膜。关键词：氢氧化镍；析氧反应；生物模板；电催化I烟台大学硕士学位论文AbstractLoadingoxygenevolutionreaction(OER)catalystscandecreasetheOERoverpotential,whichiscrucialfortheenhancementoftheefficiencyofsolarphotoelectrochemicalwatersplittingprocesses.Nickel-basedhydroxide(NBH)isanOERcatalystthatiscurrentlyattractingext

6、ensiveattention.However,thekeyfactorswhichaffecttheelectrocatalyticactivityarenotyetclear.AmingatoptimizingtheOERperformanceoftheNBHfilms,biotemplateswereusedinthisdissertationresearchtomodifythestructureofthefilms.InordertorevealtheinfluencemechanismsofsamplestructuresontheOERactivity,thestru

7、cturesandcarriertransportdynamicsofthesampleswerestudiedbyusingaseriesoftechniqueswhichmainlyincludesFieldEmissionScanningElectronMicroscopy(FESEM),X-rayPowderDiffraction(XRD),FourierTransformInfraredSpectroscopy(FT-IR),ElectrochemicalI