設計和發(fā)展高效低耗的電化學催化劑是當前電化學領域的研究熱點之一。金屬有機框架(MOFs)由于其大的比表面積、可調(diào)的結構和組成而備受關注。然而MOFs的低導電性和穩(wěn)定性限制了其在電催化領域中的應用。因此將MOFs進行功能化,以提高其導電性和穩(wěn)定性,拓寬其在電化學領域中的應用范圍已成為當前研究的重要方向之一。本論文以ZIF-67、MOF-74和Co-MOFs幾種MOFs材料為基礎,采用與碳纖維復合和模板化兩種方法對其進行功能化修飾,制備了五種基于MOFs的功能化材料,即MOFs復合材料和MOFs衍生的過渡金屬基材料,分別為ZIF-67/碳纖維復合材料(ZIF-67/PCF和ZIF-67/SCF)、銅鈷包覆的富氮多孔碳多面體(CuCo@NPCP)、雙金屬(CoFe、CoCu、CoNi)嵌入的氮摻雜碳框架(CoM(M=Fe,Cu,Ni)-NC)、多孔棒狀鈷鎳雙金屬氮化物(Co_xNi_yN)和中空雙金屬碳化物/氮摻雜碳納米管復合物(Co₆Mo₆C₂@NCNT)。這些材料的修飾電極分別用于電...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 前言
    1.2 金屬有機框架材料概述
        1.2.1 金屬有機框架材料的簡介
        1.2.2 金屬有機框架材料的分類和命名
    1.3 功能化金屬有機框架的研究進展
        1.3.1 預功能化金屬有機框架材料
        1.3.2 金屬有機框架復合材料
        1.3.3 模板化金屬有機框架材料
    1.4 功能化金屬有機框架材料在電化學中的應用
        1.4.1 功能化金屬有機框架材料在電催化水分解中的應用
        1.4.2 功能化金屬有機框架材料在燃料電池中的應用
        1.4.3 功能化金屬有機框架材料在電化學傳感器中的應用
    1.5 本工作的意義
第二章 碳纖維負載ZIF-67的電催化性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 試劑和儀器
        2.2.2 碳纖維的制備
        2.2.3 ZIF-67和ZIF-67/CF的制備
        2.2.4 電化學測試
    2.3 結果與討論
        2.3.1 ZIF-67、CF和ZIF-67/CF的形貌和結構表征
        2.3.2 電催化還原硝基苯
        2.3.3 電催化氧化L-半胱氨酸
    2.4 結論
第三章 銅鈷包裹富氮多孔碳材料用于電化學檢測木犀草素
    3.1 前言
    3.2 實驗
        3.2.1 試劑和儀器
        3.2.2 Cu@ZIF-67的合成
        3.2.3 CuCo@NPCP的合成
        3.2.4 電化學測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 Cu@ZIF-67和Cu_xCo_4-x@NPCP材料的表征
        3.3.2 CuCo@NPCP材料修飾電極對木犀草素的電化學性能
        3.3.3 實驗條件的優(yōu)化
        3.3.4 計時庫侖法
        3.3.5 木犀草素的電化學傳感
        3.3.6 傳感器的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和抗干擾研究
        3.3.7 實際樣品分析
    3.4 結論
第四章 ZIF-67衍生雙金屬(CoFe、CoCu、CoNi)嵌入氮摻雜碳框架用于堿溶液中析氧反應和析氫反應
    4.1 前言
    4.2 實驗
        4.2.1 試劑和儀器
        4.2.2 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC及其前驅(qū)體的制備
        4.2.3 電化學測試
    4.3 結果與討論
        4.3.1 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC的結構和形貌表征
        4.3.2 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC催化劑的電化學性能
    4.4 結論
第五章 雙金屬MOF-74衍生多孔棒狀鈷鎳氮化物用于全pH下析氫反應
    5.1 前言
    5.2 實驗
        5.2.1 試劑和儀器
        5.2.2 MOF-74-Co、MOF-74-Ni和MOF-74-CoNi的合成
        5.2.3 多孔Co₃O₄、NiO和Co_xNi_yO的合成
        5.2.4 多孔Co₃N、Ni₃N和Co_xNi_yN的合成
        5.2.5 電化學測試
    5.3 結果與討論
        5.3.1 MOF-74和Co_xNi_yN材料的表征
        5.3.2 多孔金屬氮化物的電化學析氫反應性能
    5.4 結論
第六章 新型的中空雙金屬鈷鉬碳化物/氮摻雜碳納米管用于高效催化氧還原、析氫和析氧反應
    6.1 前言
    6.2 實驗
        6.2.1 試劑和儀器
        6.2.2 PPy、MOFs和MOFs@PPy的制備
        6.2.3 Co₆Mo₆C₂、NCNT、Co₆Mo₆C₂@NCNT-T(T=700、800、900℃)和Co₆Mo₆C₂-NCNT的制備
        6.2.4 電化學測試
    6.3 結果與討論
        6.3.1 MOFs@PPy和Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的表征
        6.3.2 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化氧還原(ORR)性能
        6.3.3 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化析氫反應(HER)性能
        6.3.4 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化析氧反應(OER)性能
    6.4 結論
參考文獻
致謝
在讀期間公開發(fā)表論文情況



本文編號：3960437