科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給我們的現(xiàn)代社會帶來了極大的便利。然而,先進的技術(shù)大多依賴于碳基燃料如煤炭、天然氣和石油。這些有限資源的消耗和它們對環(huán)境的影響迫使研究工作者們尋求可替代的能源。目前,很多為實現(xiàn)有效的能源轉(zhuǎn)換和存儲體系的創(chuàng)新想法和技術(shù)被不斷提出,如:燃料電池、金屬空氣電池和堿性水裂解。雖然目前貴金屬催化劑鉑、釕和銥等具很高的催化活性,但是昂貴的價格和差的穩(wěn)定性限制了它們的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,研究非貴金屬催化劑替代貴金屬催化劑相關(guān)的科學(xué)問題,為實現(xiàn)降低成本、推動新型能源商業(yè)化提供理論和實驗依據(jù)具有重要意義。本論文首先概述了鋅空電池、氧還原（ORR）和氧析出（OER）的相關(guān)知識和基本反應(yīng)機理,電催化劑的研究現(xiàn)狀和金屬有機骨架配合物（MOFs）的有關(guān)知識和在電化學(xué)領(lǐng)域里的應(yīng)用,并且闡述了當前非貴金屬催化劑和MOFs衍生材料在研究中存在的主要問題和解決思路,通過探索簡便的合成方法,得到了具有一定形貌的金屬有機骨架配合物;然后以它們?yōu)榍膀?qū)體,通過調(diào)控制備條件,獲得了系列一維的具有較大比表面積、多孔和雜原子摻雜的鈷/鎳基納米組裝結(jié)構(gòu);最后通過多種測試手段表征,結(jié)果表明這種具有一維特殊結(jié)構(gòu)催化劑具有... 

【文章來源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 鋅空電池概述
        1.2.1 鋅空電池的組成
        1.2.2 ORR機理
        1.2.3 OER機理
    1.3 電催化劑的分類及概述
        1.3.1 貴金屬及其合金
        1.3.2 過渡金屬大環(huán)化合物
        1.3.3 過渡金屬氧化物或硫化物
        1.3.4 非金屬碳基催化材料和過渡金屬碳基材料
    1.4 MOFs及其衍生物作為電催化劑的研究進展
        1.4.1 MOFs概述
        1.4.2 原始MOFs作為電催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 MOFs-衍生的材料作為電催化劑的研究現(xiàn)狀
    1.5 本論文的選題依據(jù)、研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處
        1.5.1 本論文的選題依據(jù)
        1.5.2 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 試劑與材料
    2.2 實驗主要儀器
    2.3 材料表征及實驗方法
        2.3.1 樣品的表征測試
    2.4 電催化性能測試
        2.4.1 工作電極的預(yù)處理
        2.4.2 工作電極的制備
        2.4.3 氧還原(ORR)性能測試
        2.4.4 氧析出(OER)性能測試
        2.4.5 氫析出(HER)性能測試
        2.4.6 計時電位(Chronopotentiometry)性能測試
        2.4.7 鋅空電池性能測試
        2.4.8 水裂解性能測試
第三章 鎳基MOF衍生的鎳納米顆粒嵌入一維氮摻雜碳納米管的制備及OER性能
    3.1 引言
    3.2 材料的制備
        3.2.1 Ni-MOF的制備
        3.2.2 NiNPs@N-CNTs的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 NiNPs@N-CNTs的形成過程
        3.3.2 NiNPs@N-CNTs的結(jié)構(gòu)表征
    3.4 NiNPs@N-CNTs的電化學(xué)性能
        3.4.1 NiNPs@N-CNTs的OER性能
        3.4.2 NiNPs@N-CNTs的穩(wěn)定性
    3.5 結(jié)論
第四章 硫氮共摻雜的中空碳納米柱包裹的高分散的鈷納米粒子的制備及ORR性能..
    4.1 引言
    4.2 材料的制備
        4.2.1 Co-MOF的制備
        4.2.2 Co@SN-CNP的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Co@SN-CNP的形成過程
        4.3.2 Co@SN-CNP的結(jié)構(gòu)表征
    4.4 Co@SN-CNP的電化學(xué)性能
        4.4.1 Co@SN-CNP的ORR性能
        4.4.2 Co@SN-CNP的穩(wěn)定性
    4.5 結(jié)論
第五章 鈷基MOF衍生的鈷納米顆粒沉積在氮摻雜的雙峰介孔碳納米棒雙功能催化劑及可再充鋅空電池性能
    5.1 引言
    5.2 催化劑的制備
        5.2.1 Co-MOF的制備
        5.2.2 Co@N-CNR的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 Co@N-CNR的形成過程
        5.3.2 Co@N-CNR的結(jié)構(gòu)表征
    5.4 Co@N-CNR的電化學(xué)性能
        5.4.1 Co@N-CNR的ORR性能
        5.4.2 Co@N-CNR的OER性能
        5.4.3 Co@N-CNR的穩(wěn)定性
        5.4.4 鋅空電池性能測試
    5.5 結(jié)論
第六章 雙核單殼納米顆粒組裝的S,N-共摻雜碳納米管三功能電催化劑的構(gòu)筑及可再充鋅空電池和水裂解性能
    6.1 引言
    6.2 材料的制備
        6.2.1 Co-MOFs的制備
        6.2.2 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的制備
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 催化劑Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的形成過程
        6.3.2 催化劑Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的結(jié)構(gòu)表征
    6.4 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的電性能
        6.4.1 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的ORR性能
        6.4.2 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的OER性能
        6.4.3 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的HER性能
        6.4.4 Co-Co_9S_8@SN-CNTs-900的穩(wěn)定性
        6.4.5 水裂解性能測試
        6.4.6 鋅空電池性能測試
    6.5 結(jié)論
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、申請專利目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]New design paradigm for heterogeneous catalysts[J]. Aleksandra Vojvodic,Jens K.N?rskov.  National Science Review. 2015(02)



本文編號：3631431