镍钴复合材料的制备及其在电磁波吸收和电催化析氢领域中的应用研究

摘要

电磁波干扰和辐射已经成为严重污染环境的资源，对电磁兼容、人体健康和通讯的危害极大。用介电-磁性分层复合材料来减弱电磁波的能量是一个可用的策略。在电磁波复合材料的异质结构中，核壳和蛋黄壳结构会由于多组分的协同影响削弱电磁波，而且，在这种结构的空隙空间中多界面、多重反射和散射的存在会引起界面极化，这都有利于电磁波的消耗。在磁损耗与介电损耗间有效的阻抗匹配也是达到优异电磁波吸收性能的必要条件。本论文中制备的吸波材料既结合了核壳结构的特点，又结合了磁损耗和介电损耗的特性。本论文的创新点为将碳球、NiCo2O4和Fe3O4三者结合，制备成像海胆状的核壳结构，它的特点为：1、碳球既是好的介电损失材料，又为NiCo2O4的生长提供了模板；2、刺状的钴酸镍具有优越的介电损耗，而且提高了表面积，易于电磁波的渗透和消耗；3、核壳结构的空隙空间有利于电磁波的多重反射，达到消耗的目的；4、Fe3O4纳米颗粒提供了磁损耗。因此，我们制备的这种核壳结构有效的提高了吸波性能。在13.4GHz处，C@NiCo2O4@Fe3O4最小反射损失值达到-43.0dB，厚度为3.4mm。 尿素是一种具有低成本、无毒、可再生的电氧化性物质，用更容易氧化的尿素代替水是更节能的电解制氢的一种很有前途的方法。Pt/C、RuO2和IrO2是促进尿素电解最好的催化剂，但它们的稀缺性和高成本严重阻碍了它们的实际应用。因此，研究高效率电催化的非贵金属催化剂是非常必要的。过金属硫化物是电解尿素材料的不错选择，CoS2优于大多数过渡金属二硫化合物，其具有优良的金属性质和高催化活性。而且，CoS2在酸性和碱性环境中都具有长期的稳定性。开发高效的CoS2双功能催化剂用于UOR和HER，目前还没有被报道。本论文将CoS2纳米针阵列长在钛网上，暴露了更多的表面活性位点，促进了电解液的传输以及促进了N2和CO2在阳极的释放和H2在阴极的释放，而且钛网和CoS2纳米针阵列之间稳固的相互作用可以促进电子的转移，防止CoS2在尿素电解过程中团聚。在含0.3M尿素的1.0M KOH水溶液中全电解，达到10mAcm-2仅需要1.59V的电压。

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