氫能是一種綠色、可再生的清潔能源,具有能量密度高且燃燒產(chǎn)物無污染等優(yōu)點,因此氫能是理想的化石燃料替代品。其中,電催化分解水制氫是實現(xiàn)大規(guī)模制氫的一種可行途徑。另外,超級電容器作為一種新型儲能裝置,具有功率密度高、循環(huán)壽命長、對環(huán)境友好、安全性高等優(yōu)點。其中,電極材料是決定電催化分解水制氫效率以及構(gòu)建高性能超級電容器的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的高性能電極材料主要是貴金屬或貴金屬復(fù)合材料,但由于貴金屬稀有的產(chǎn)量和高昂的價格,限制了其發(fā)展和應(yīng)用。因此,設(shè)計制備新型高性能的非貴金屬電極材料是能源領(lǐng)域迫切需要解決的關(guān)鍵問題之一。多酸是一類基于過渡元素的納米尺度多核分子簇,具有結(jié)構(gòu)多樣性和可修飾性,能夠經(jīng)歷多電子轉(zhuǎn)移依然保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在電化學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。通過將多酸與金屬離子及有機配體雜化可設(shè)計、制備組成豐富、結(jié)構(gòu)多樣的配位聚合物,實現(xiàn)在分子甚至在原子級別上對金屬種類和數(shù)目的設(shè)計和調(diào)控。將多酸配位聚合物作為前驅(qū)體,輔以原位自組裝-熱轉(zhuǎn)化技術(shù),可以制備具有優(yōu)異電化學(xué)性質(zhì)的復(fù)合材料。據(jù)此,本文基于多酸設(shè)計、制備了六種結(jié)構(gòu)未見報道的多酸基配位聚合物,并將其作為前驅(qū)體,輔以原位自組裝-熱轉(zhuǎn)化技術(shù)或直接與石墨烯復(fù)合構(gòu)筑... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

各種穩(wěn)定的或亞穩(wěn)定的金屬有機POM二級結(jié)構(gòu)塊[1]

(2)磁性。POMs可以將進行多核自旋耦合磁中心(過渡金屬或稀土金屬)通過μ-O/OH封裝到它們的骨架中[3],因此各種形狀、大小和類型的磁團簇可以通過POMs來穩(wěn)定,如圖1-3所示[7,8]。這不僅豐富了POMs的結(jié)構(gòu),而且為深入探索其迷人的磁性行為開辟了一條有前途的道路。(3)氧化還原性。多酸中的前過渡原子具有可變價態(tài)(如MoV,VI、WV,VI、VV,VI等)。多酸素有“電子水庫”、“電子海綿”之稱,可以進行多電子轉(zhuǎn)移且結(jié)構(gòu)保持不變,如α-[(H2)W12O40]6-最多可容納33個電子,[PMo12O40]3-可進行24個電子轉(zhuǎn)移,如圖1-4所示[9,10]。當(dāng)過渡原子處于最高價態(tài)時具有氧化性,可作氧化劑使用[11]。

(3)氧化還原性。多酸中的前過渡原子具有可變價態(tài)(如MoV,VI、WV,VI、VV,VI等)。多酸素有“電子水庫”、“電子海綿”之稱,可以進行多電子轉(zhuǎn)移且結(jié)構(gòu)保持不變,如α-[(H2)W12O40]6-最多可容納33個電子,[PMo12O40]3-可進行24個電子轉(zhuǎn)移,如圖1-4所示[9,10]。當(dāng)過渡原子處于最高價態(tài)時具有氧化性,可作氧化劑使用[11]。此外,一些多酸還具有半導(dǎo)體性、強Lewis酸、Br?nsted酸性和抗腫瘤性等,因此多酸在光學(xué)、電學(xué)及藥物化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[12-20]。然而,由于大多數(shù)的多酸導(dǎo)電性差、易溶于水及有機溶劑,導(dǎo)致其作電極材料時易從電極表面脫落限制廣泛的應(yīng)用,因此將多酸作為前驅(qū)體制備其衍生物應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。

【參考文獻】：
博士論文
[1]多酸基銅有機框架晶體材料的調(diào)控制備及其超電性能研究[D]. 柴東鳳.哈爾濱理工大學(xué) 2019
[2]多酸基功能性雜化材料的構(gòu)筑與光催化[D]. 孫文龍.大連理工大學(xué) 2019
[3]多酸基納米復(fù)合物的制備及其電催化分解水性能研究[D]. 唐雨佳.南京師范大學(xué) 2018



本文編號：3222838