發(fā)布時(shí)間：2021-11-19 00:38

　　2,3,6,7,10,11-六羥基三亞苯（2,3,6,7,10,11-Hexahydroxytriphenylen,HHTP）具有較多的能夠與金屬離子反應(yīng)的有效官能團(tuán)以及較好的物理化學(xué)性能,成為近年來備受青睞的一類導(dǎo)電金屬有機(jī)框架（Conductive MOF）的配體材料。目前,有此類配體制備的導(dǎo)電MOF在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域中均表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)行為,但是其在儲(chǔ)鋰領(lǐng)域的研究依然處于探究階段。因此,本論文主要選取以HHTP這一有機(jī)物為配體的導(dǎo)電MOF為研究目標(biāo),采用不同金屬離子,不同溶劑,制備了形貌相同的一系列導(dǎo)電MOF,并探究了其在鋰離子存儲(chǔ)方面的應(yīng)用潛力和鋰離子的存儲(chǔ)機(jī)制。主要研究內(nèi)容如下:（1）采用了溶劑熱法制備了Cu₃（HHTP）₂納米線,其直徑約為50 nm,長度約為500nm,將其作為負(fù)極材料制備成鋰離子電池后進(jìn)行電化學(xué)測試,發(fā)現(xiàn)其在200 mA g^-1的電流密度下展現(xiàn)出631 mAh g^-1的的放電容量,即便在2000 mA g^-1的高電流密度下,仍然具有381 mAh... 

【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)導(dǎo)電MOF近年來的發(fā)展趨勢，(b)導(dǎo)電MOF的發(fā)展歷程

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文15(圖1.5d)。[57]這種波浪形的層狀結(jié)構(gòu)和較大的孔道結(jié)構(gòu)均有利于鈉離子的擴(kuò)散，同時(shí)C=O雙鍵和sp2雜化的碳都是合適的儲(chǔ)鈉位點(diǎn)。圖1.5e為Zn-PTCA的恒流充放電曲線，其在第一圈中展示的充放電比容量分別約為918和416mAhg-1。而在其相對(duì)應(yīng)的的非原位XRD圖譜中，能夠觀察到在第一圈的充放電過程中，鈉離子脫嵌并不會(huì)影響Zn-PTCA的整體結(jié)構(gòu)，但是其所存在的某些峰位變化則為鈉離子嵌入提供了依據(jù)。而模擬計(jì)算恰恰可以驗(yàn)證這一點(diǎn)，如圖1.5f所示，C=O雙鍵和苯環(huán)能是儲(chǔ)存鈉離子的穩(wěn)定活性位點(diǎn)。因此這種3D波浪形層狀結(jié)構(gòu)對(duì)于鈉離子存儲(chǔ)是有益的。圖1.5(a)Co-HAB的晶體結(jié)構(gòu)，(b)工作電壓區(qū)間為0.5-3.0V，電流密度為50mAg-1時(shí)測得的充放電曲線，(c)Co-HAB的循環(huán)性能(200mAg-1時(shí))；[56](d)Zn-PTCA的晶體結(jié)構(gòu)，(e)Zn-PTCA在工作電壓區(qū)間為0.01-2.0V，電流密度為50mAg-1的條件下的充放電曲線，(f)Zn-PTCA在25mAg-1的電流密度，0.01-2.0V的電壓區(qū)間下測得的首圈充放電下的原位XRD譜圖，(g)Na+嵌入的活性位點(diǎn)的示意圖[57]（三）其他電池導(dǎo)電MOF材料還可以作為其他電池的電極材料。鋅離子電池(ZBs)也是近階段快速崛起的一類可充放電池。相對(duì)于上述的LIBs和SIBs，ZBs具有更低的毒性，更好的安全性以及較低的成本，且其理論比容量約為820mAhg-1，能夠滿足社會(huì)需要。[58]導(dǎo)

導(dǎo)電金屬有機(jī)框架化學(xué)物的制備、表征及其儲(chǔ)鋰行為研究18溶液中，在工作電位為±0.37V時(shí)展示出的析氫過電勢約為-0.15Vvs.RHE(標(biāo)準(zhǔn)氫電極)，已經(jīng)十分接近于0V，相對(duì)應(yīng)的塔菲爾斜率約為128mVdec-1，有效表明了NiAT作為HER催化劑的優(yōu)良電化學(xué)行為。此外，鈷二硫烯催化劑與導(dǎo)電MOF相結(jié)合同樣可以制備非�；钴S的HER催化劑材料。這些材料在超酸性溶液中也能夠展示出高的催化劑負(fù)載量和顯著的穩(wěn)定性。[71]由此可見，導(dǎo)電MOF在電催化中同樣展示出獨(dú)特的研究價(jià)值和巨大的應(yīng)用潛力。圖1.7(a)Ni-HHTP的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，(b)Ni-HHTP，F(xiàn)e1Ni4-HHTP，CC，和Ir/C在1mol/L的KOH的電解質(zhì)中所測得的Tafel曲線，(c)OER在Fe1Ni4-HHTP表面的反應(yīng)；[66](d)NiAT與NIIT相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)示意，(e)NiAT/GC，Pt，和GC在0.05mol/L的H2SO4中測得的LSV曲線[70]1.6研究意義和研究內(nèi)容1.6.1選題目的及意義導(dǎo)電MOF材料近幾年來發(fā)展較為迅速，這是因?yàn)槠渥陨砑鎮(zhèn)漭^高的電導(dǎo)率，較大的SSA，較豐富的活性位點(diǎn)以及較大的孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，與其他傳統(tǒng)的儲(chǔ)能材料如碳材料，金屬氧化物材料等相比，更具結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢。而且其在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域中的應(yīng)用愈來愈廣，無論是在電催化，還是在可充電電池、ECs中，均展現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)行為。但是由于目前對(duì)于導(dǎo)電MOF的研究依然處于初級(jí)階段，關(guān)于其在儲(chǔ)能領(lǐng)域中的儲(chǔ)能機(jī)制還不明確，因此需要進(jìn)一步探究。M3(HHTP)2(M=Cu，Ni和Co)是導(dǎo)電MOF材料中頗具代表性的一類。其于2012年，由Yaghi課題組率先制備成功。[6]M3(HHTP)2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與石墨相似，均為典型的


本文編號(hào)：3503926