本文關(guān)鍵詞：鈷基水氧化催化劑的合成、表征以及催化性能的研究

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【摘要】：為了解決當(dāng)前的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題,清潔可再生能源的開發(fā)變得愈來緊迫�？茖W(xué)家們認(rèn)為通過模擬光合作用裂解水制備氫氣是最佳可行的方案之一。水氧化是一個(gè)復(fù)雜緩慢的過程,并且水氧化是全分解水的瓶頸。因此科學(xué)家們嘗試設(shè)計(jì)各樣的催化劑來加速這一過程。其中含鈷氧化物因其廉價(jià)富產(chǎn)且活性好而被視為水氧化的理想催化劑之一。就當(dāng)前而言,科學(xué)家對(duì)于含鈷水氧化催化劑的研究時(shí)間較短,尚有一大部分含鈷物質(zhì)未被用于水氧化研究�？紤]到了含鈷氧化物鐵磁性較差不利于其回收�；谶@一點(diǎn),引入強(qiáng)鐵磁性的化合物會(huì)使得催化劑便于回收利用。關(guān)于含鈷的水氧化催化劑活性位點(diǎn)的研究相對(duì)比較少。通過摻雜不同雜原子來影響催化劑的活性,進(jìn)而判斷活性位點(diǎn)與固相催化劑內(nèi)部原子之間的相互作用。除此之外,我們合成了一些單鈷的金屬有機(jī)配合物,研究了它們的光催化水氧化性能�；谝陨蠋c(diǎn)論述,本文主要在以下四個(gè)方面開展工作:1、合成了一個(gè)六邊形傘狀結(jié)構(gòu)的Co3V2O8,并對(duì)該催化劑進(jìn)行了一系列的表征。在[Ru(bpy)3]2+/Na2S2O8光催化水氧化體系中,Co3V2O8的表觀TOF值和產(chǎn)氧的初始速率分別為10.9μmol s-1 m-2和31.7μmol s-1 g-1。2、考慮到Co3V2O8在循環(huán)利用中有部分流失,我們通過簡(jiǎn)單水熱共沉淀法合成了強(qiáng)鐵磁性的NiO/CoO/Fe2O3復(fù)合材料。該復(fù)合材料由于三組分粘合在一起產(chǎn)生了表面電荷效應(yīng),從而促進(jìn)了催化劑活性。由于該復(fù)合材料具有很強(qiáng)的鐵磁性,因此該復(fù)合材料在多次循環(huán)中活性依舊保持良好。3、基于對(duì)前兩個(gè)催化劑的設(shè)計(jì)和研究,我們嘗試將不同雜原子(Ni、Cu、Zn)摻雜到Co3O4的晶格中。通過對(duì)ACo2O4樣品進(jìn)行光催化、電催化和化學(xué)催化的水氧化研究,得到了一個(gè)非常有趣的活性規(guī)律順序:NiCo2O4CuCo2O4ZnCo2O4。基于這一活性規(guī)律,我們對(duì)催化劑內(nèi)部協(xié)同作用和活性位點(diǎn)進(jìn)行了研究。4、除了以上對(duì)鈷基氧化物的研究,我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)單核含鈷金屬配合物,并對(duì)其水氧化活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。該配合物的最大TON值為1610。據(jù)我們所知,這個(gè)值是在光催化水氧化金屬有機(jī)配合物中最大的。一系列的表征證明配合物是一個(gè)穩(wěn)定的水氧化催化劑。
【關(guān)鍵詞】：鈷基催化劑 水氧化 光催化 電催化 化學(xué)催化
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-27
• 1.1 引言10-11
• 1.2 水裂解的簡(jiǎn)介11-15
• 1.2.1 水還原過程11
• 1.2.2 水氧化過程11-15
• 1.3 水氧化催化劑（WOCs）15-22
• 1.3.1 均相WOCs15-18
• 1.3.2 多相WOCs18-22
• 1.4 選題背景及依據(jù)22-24
• 參考文獻(xiàn)24-27
• 第二章 六邊形片狀結(jié)構(gòu)的Co_3V_2O_8的水氧化研究27-45
• 2.1 前言27-28
• 2.2 試劑與儀器28-29
• 2.2.1 試劑28
• 2.2.2 儀器28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分29-33
• 2.3.1 催化劑的合成29-30
• 2.3.2 催化劑的表征30-32
• 2.3.3 光催化水氧化反應(yīng)32
• 2.3.4 循環(huán)伏安測(cè)試32
• 2.3.5 同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)32-33
• 2.4 結(jié)果與討論33-40
• 2.4.1 Co_3V_2O_8光催化活性的研究33-37
• 2.4.2 Co_3V_2O_8的穩(wěn)定性研究37-39
• 2.4.3 催化循環(huán)的初步研究39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-42
• 參考文獻(xiàn)42-45
• 第三章 NiO/CoO/Fe_2O_3復(fù)合材料作為一個(gè)有效的光催化和電催化水氧化性能的研究45-65
• 3.1 前言45-46
• 3.2 試劑和儀器46-47
• 3.2.1 試劑46
• 3.2.2 儀器46-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分47-52
• 3.3.1 催化劑合成47-48
• 3.3.2 催化劑的表征48-51
• 3.3.3 光催化水氧化反應(yīng)51
• 3.3.4 催化劑的電化學(xué)測(cè)試51
• 3.3.5 同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)51
• 3.3.6 半波電位（E1/2）的定義51-52
• 3.4 結(jié)果與討論52-61
• 3.4.1 NiO/CoO/Fe_2O_3復(fù)合物的催化循環(huán)過程52-53
• 3.4.2 NiO/CoO/Fe_2O_3復(fù)合物的光催化水氧化活性的研究53-55
• 3.4.3 NiO/CoO/Fe_2O_3復(fù)合物的穩(wěn)定性研究55-58
• 3.4.4 NiO/CoO/Fe_2O_3復(fù)合物的電催化行為研究58-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 第四章 ACo_2O_4（A = Ni, Cu, Zn）的光催化、化學(xué)催化和電催化水氧化的研究65-87
• 4.1 前言65-66
• 4.2 試劑和儀器66-67
• 4.2.1 試劑66-67
• 4.2.2 儀器67
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分67-74
• 4.3.1 催化劑合成67-68
• 4.3.2 催化劑的表征68-73
• 4.3.3 光催化水氧化反應(yīng)73-74
• 4.3.4 催化劑的暗反應(yīng)測(cè)試74
• 4.3.5 催化劑的電化學(xué)測(cè)試74
• 4.3.6 半波電位（E1/2）的定義74
• 4.4 結(jié)果與討論74-83
• 4.4.1 ACo_2O_4樣品的光催化水氧化活性的研究74-77
• 4.4.2 ACo_2O_4樣品的暗反應(yīng)水氧化活性的研究77-79
• 4.4.3 ACo_2O_4樣品的電催化水氧化活性的研究79-81
• 4.4.4 催化劑的結(jié)構(gòu)和催化活性的討論81-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 第五章 單核鈷基配合物的水氧化研究87-107
• 5.1 前言87-88
• 5.2 試劑和儀器88-89
• 5.2.1 試劑88-89
• 5.2.2 儀器89
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分89-95
• 5.3.1 催化劑的合成89-90
• 5.3.2 催化劑的表征90-95
• 5.4 結(jié)果與討論95-104
• 5.4.1 配合物1的電化學(xué)行為95
• 5.4.2 配合物1的水氧化催化循環(huán)95-97
• 5.4.3 配合物的水氧化活性測(cè)試97-100
• 5.4.4 配合物的穩(wěn)定性研究100-104
• 5.5 本章小結(jié)104-105
• 參考文獻(xiàn)105-107
• 在學(xué)期間的研究成果107-108
• 致謝108

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1 ;南京化肥廠制出新型萘氧化催化劑[J];遼寧化工技術(shù)通訊;1973年01期

2 顧仁興;;一氧化碳選擇氧化催化劑試驗(yàn)簡(jiǎn)報(bào)[J];化肥工業(yè);1986年02期

3 王錦堂;;日本開發(fā)低成本的耐熱性氧化催化劑[J];精細(xì)化工信息;1987年02期

4 劉源,秦永寧;鈣鈦礦型復(fù)合氧化物用作深度氧化催化劑[J];天然氣化工;1997年06期

5 徐穎惠;制備聚鐵之氧化催化劑的性能評(píng)價(jià)[J];南平師專學(xué)報(bào);1997年04期

6 劉輝,劉興云,徐筱杰;新型氧化催化劑——含鈦分子篩的研究[J];大學(xué)化學(xué);1999年01期

7 張宗堯;鄭坤毅;曹睿;;第一過渡系列金屬元素單核水氧化催化劑的最新進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2014年02期

8 施華韻;魯統(tǒng)部;;水氧化催化劑的研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2014年17期

9 安立敦;一氧化碳低溫氧化催化劑科研成果通過部級(jí)鑒定[J];工業(yè)催化;2002年02期

10 龔云卿,戴華,張昭良,胡逸民;柴油車氧化催化劑的研制[J];中國(guó)稀土學(xué)報(bào);2003年S2期

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1 魯統(tǒng)部;張梅;龔云南;黃海華;;新型水氧化催化劑的制備與催化性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無機(jī)化學(xué)[C];2014年

2 尹維東;喬惠賢;李巖;陳魁學(xué);李琬;;鈣鈦礦型氧化催化劑CO氧化機(jī)理研究[A];2001’全國(guó)機(jī)動(dòng)車排氣和工業(yè)廢氣催化治理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

3 孟瑞奇;王斌;吳立新;畢立華;;貴金屬釕支撐的多金屬氧酸鹽:均相與非均相綠色氧化催化劑[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第四屆全國(guó)多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

4 王向宇;徐慧琴;李保軍;孫愛靈;劉蒲;張?jiān)?;產(chǎn)物對(duì)順丙烯磷酸環(huán)氧化催化劑的修飾作用研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)絡(luò)合催化學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

5 楊揚(yáng);葉青;王道;;Au/SnO_2低溫催化氧化CO性能的研究[A];第五屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

6 梁飛雪;王輝;朱華青;王國(guó)富;秦張峰;王建國(guó);;CO低溫氧化催化劑Pd／CeO_2-TiO_2的抗水性能[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 M.M.F.hazenkamp;F.Bachmann;陳霞;;低溫環(huán)保氧漂催化劑新技術(shù)[A];2007（第六屆）中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研討會(huì)論文集[C];2007年

8 喬波濤;鄧友全;;高效CO+H_2共氧化催化劑Au-Pd/Fe(OH)_3的設(shè)計(jì)與制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

9 李盎;張鵬;王拓;鞏金龍;;利用可見-近紅外光的AuNRs@TiO_2空心殼核結(jié)構(gòu)醇類光氧化催化劑的設(shè)計(jì)與制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第28分會(huì)：綠色化學(xué)[C];2014年

10 喬波濤;高玲;劉樂全;張娟;鄧友全;;氫氧化鐵擔(dān)載鈀催化劑:CO+H_2共氧化催化劑[A];第五屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 錢伯章;高效環(huán)氧化催化劑問世[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

2 ;衛(wèi)生間自動(dòng)清潔劑讓污垢自動(dòng)“蒸發(fā)”[N];新華每日電訊;2006年

3 王鳴 顧旭寧;PTA氧化催化劑回收技術(shù)通過鑒定[N];中國(guó)石化報(bào);2006年

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1 汪洋;丙烯（氨）氧化催化劑表面反應(yīng)的原位漫反射紅外光譜和Monte Carlo模擬研究[D];浙江大學(xué);2007年

2 章亞東;環(huán)己烯環(huán)氧化催化劑的合成、表征及其催化性能研究[D];鄭州大學(xué);2003年

3 胡興邦;綠色空氣氧化催化劑的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2007年

4 陳楊英;含W，，Ti烯烴選擇氧化催化劑的合成、表征及催化性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2004年

5 羅金勇;鈰基介孔低溫氧化催化劑和鋇基NOx儲(chǔ)存還原催化劑研究[D];天津大學(xué);2009年

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1 向銳;基于Co/Ni/Cu的水氧化催化劑的開發(fā)與性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

2 趙玉坤;鈷基水氧化催化劑的合成、表征以及催化性能的研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 汪磊;基于釕配合物的水氧化催化劑設(shè)計(jì)與性能研究[D];大連理工大學(xué);2011年

4 朱亮;新型丙烯環(huán)氧化催化劑的制備及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2007年

5 陳明;鉆基一氧化碳低溫氧化催化劑的制備及應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2013年

6 陳克娟;鉑和銥化合物催化碳?xì)浠罨搬懘呋趸睦碚撗芯縖D];哈爾濱理工大學(xué);2013年

7 孫福建;K/Sm，K/V基碳煙氧化催化劑的研究[D];青島科技大學(xué);2006年

8 李蘭蘭;甲醇氧化催化劑的量子化學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2003年

9 姜斌;Cr基碳煙氧化催化劑的制備和催化性能研究[D];青島科技大學(xué);2009年

10 閆�？�;Pd/CeO_2氧化催化劑結(jié)構(gòu)與催化性能研究[D];天津大學(xué);2010年

本文編號(hào)：936606