隨著過渡金屬催化材料研究的深入,鈷基催化材料被廣泛地應(yīng)用到電化學傳感和綠色能源領(lǐng)域。鈷基電催化材料因其獨特的3d電子結(jié)構(gòu)、可調(diào)的化學價態(tài)、合適的吸附能、地球儲量豐富、成本低、熱力學穩(wěn)定以及環(huán)境友好等優(yōu)點在電化學傳感和電解水方面已經(jīng)逐步發(fā)展成為一種非常具有潛力和良好應(yīng)用前景的電催化材料。近些年來,由于新的合成策略、表征技術(shù)以及理論計算的發(fā)展,合理設(shè)計合成各種性能優(yōu)異的鈷基催化劑已成為研究熱點。本論文以設(shè)計合成具有潛在催化能力的獨特分級結(jié)構(gòu)的鈷基電催化材料為立足點,圍繞優(yōu)化制約催化反應(yīng)的關(guān)鍵因素（如鈷基材料的導電性、催化活性位點以及反應(yīng)能量勢壘等）展開工作,探索用于調(diào)控鈷基材料催化活性的各種策略,在保證充分暴露活性位點的前提下,實現(xiàn)對其電化學行為和催化活性的優(yōu)化。通過采用形貌調(diào)整、異原子摻雜以及構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)等方式對鈷基催化材料的表面電子結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,利用形貌/組分-電子結(jié)構(gòu)-催化活性關(guān)系設(shè)計合成具有高催化活性和穩(wěn)定性的電催化材料,并著眼于探索其催化反應(yīng)機理,為更深入地理解不同調(diào)控策略對優(yōu)化鈷基材料電催化性能提供新的思路。本文具體研究內(nèi)容包括以下幾點:1.通過溶劑熱反應(yīng)使二維（2D）還原氧化... 

【文章來源】：遼寧大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

鈷基催化劑的主要電子調(diào)整策略[33]

NiCo2O4/rGO/IL/GCE復(fù)合物修飾電極的構(gòu)建如圖2.1。首先,將100 mg NiCo2O4/rGO和15μL離子液體在研缽中通過研磨的方式混合均勻,收集所得的復(fù)合物,烘干。然后,取15 mg NiCo2O4/rGO/IL復(fù)合物分散于5 mL 2 mg mL-1SDBS溶液中,超聲分散30 min,形成穩(wěn)定的均一分散的懸浮液。接下來,用精確移液器取9μL該分散液滴涂于GCE表面,并在紅外燈下烤干,備用。為了做對比,不同形貌的NiCo2O4和NiCo2O4/rGO電化學傳感復(fù)合膜也按上述方法制備。2.2.7 電化學分析過程

為了選擇最高電催化活性的電極材料,制備了不同形貌的NiCo2O4。通過掃描電鏡(SEM)對電極材料的形貌進行表征。從圖2.2a中可以看出,所制備的NiCo2O4呈現(xiàn)六邊形納米片的形貌,直徑約100 nm、厚度約25 nm;圖2.2b顯示了納米棒狀的NiCo2O4,長度在200~500nm,直徑在20~30nm,而且有些納米棒很容易團聚在一起;而在圖2.2c中看到了均勻分散的3D類花狀NiCo2O4層級結(jié)構(gòu),平均尺寸約500 nm。進一步放大倍數(shù)如圖2.2d所示,該3D類花狀NiCo2O4層級結(jié)構(gòu)是由許多微小的薄的二維納米片(厚度~15nm)自組裝而成。加入一定量的GO后,納米片狀和納米棒狀NiCo2O4的形貌幾乎沒有改變,但是類花狀的NiCo2O4出現(xiàn)了較大的變化。從圖2.3 a中可以看出,溶劑熱后產(chǎn)生的rGO薄片嵌插到類花狀NiCo2O4之中,形成了一個更大的交互式的花狀層級結(jié)構(gòu)。由于r GO的存在可以顯著增加電活性區(qū)域。高倍SEM圖像(圖2.3b)顯示NiCo2O4/rGO的花狀層級結(jié)構(gòu)是由許多表面粗糙的片狀結(jié)構(gòu)(厚度約30 nm)自組裝形成的,進一步增大了復(fù)合材料的表面積,抑制了rGO的團聚,并且有利于電子轉(zhuǎn)移。能譜分析結(jié)果(圖2.3c)顯示NiCo2O4/rGO表面的元素組成分別為C、O、Co和Ni,進一步證實了rGO已經(jīng)成功插入花狀NiCo2O4中。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Crystal phase control in two-dimensional materials[J]. Jialiang Wang,Yang Wei,Hai Li,Xiao Huang,Hua Zhang.  Science China（Chemistry）. 2018(10)



本文編號：3603357