多级结构金属有机框架材料的制备及电解水性能的研究

发布时间：2021-04-29 13:02

　　当前,开发环境友好、清洁可持续再生的新型能源已成为全球科学家关注的研究热点。电解水技术是基于电化学或光电分解水的原理,利用可再生的电能或太阳能使水分解为氢气（析氢反应HER）和氧气（析氧反应OER）,被认为是目前最有前途且最有可能实现工业生产的方法之一。目前公认优良的电催化剂分别是Pt/C（HER）和Ru O₂（OER）,但贵金属高昂的成本限制了此类电极材料的广泛应用,也使得电解水具有能耗较高、规模较小的缺点。因此,寻找活性高效、性能稳定、价格低廉、储量丰富的金属元素来替代贵金属,一直是科学家们不懈追求的目标。近年来,新兴的有机-无机杂化功能材料——金属有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）,是由金属原子和有机配体之间的配位键形成的具有周期性的结构单元。其具有明确的化学结构和易接近的活性位点,且比表面积大、孔隙率高、易功能化等优点,在能源储存和转化方面虽然取得了很大进展,但在还存在许多需要解决的问题。因此,基于MOFs的以上优点,我们设计了一系列多级结构的MOFs催化材料,并将其应用于HER、OER以及双功能电解水催化反应。主要研究... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电解水简介
        1.2.1 析氢反应(HER)
        1.2.2 析氧反应(OER)
    1.3 金属有机框架概述
        1.3.1 金属有机框架化合物结构特点
        1.3.2 基于MOFs化合物设计合成电催化剂
    1.4 金属有机框架化合物在能量储存和转化上的应用
    1.5 本论文选题依据及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 样品的表征手段
    2.4 电化学测试
第三章 Ni~(2+)离子掺杂增强纳米花状Co-NDC电催化产氧性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 水热法合成MOF
        3.2.2 油浴法合成MOF
        3.2.3 混合溶剂法Co-MOF纳米花的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 水热法样品的表征及性质
        3.3.2 油浴法样品的表征及性质
        3.3.3 混合溶剂法样品的表征及性质
    3.4 本章小结
第四章 基于二维纳米片状NiFe-MOF电催化剂用于水裂解反应
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 在泡沫镍上合成FeNi-MOF
        4.2.2在泡沫镍上制备Pt/C和 IrO_2
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 MOF材料的结构和形貌
        4.3.2 电催化产氧、产氢和全解水的测试
        4.3.3 电催化产氧、产氢的机理解释
    4.4 本章小结
第五章 自牺牲模板液相半硫化FeCo双金属MOF高效产氧
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 合成FeCo-MOF-74
        5.2.2 FeCo-MOF-74 表面修饰CoS_x物种
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 前驱体MOF样品的筛选
        5.3.2 Co_3S_4@Fe_1Co_2-MOF-74 的结构信息和形貌
        5.3.3 Co_3S_4@Fe_1C_o2-MOF-74 电化学性能测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学期间发表的学术论文及研究成果
致谢



本文编号：3167579