隨著能源危機(jī)及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻,人們迫切尋求可持續(xù)的綠色能源。電解水產(chǎn)氫作為清潔、可持續(xù)的產(chǎn)氫方式,受到了科研人員的廣泛關(guān)注。但是目前商業(yè)電解水產(chǎn)氫催化劑的豐度低、成本高,無法大規(guī)模利用。為此,開發(fā)出低成本、高性能的電解水催化劑成為了近年來的研究趨勢(shì)。成本低廉、儲(chǔ)量豐富、性能優(yōu)良的過渡金屬催化劑在電解水領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。過渡金屬中Ni和Co在地殼中的豐度高、催化性能優(yōu)異,受到了研究者們的青睞,但金屬催化材料如何在增大比表面積的同時(shí)保持良好的分散性,是當(dāng)前研究的難點(diǎn)。而金屬有機(jī)框架（MOFs）衍生的碳復(fù)合材料作為一種新型的功能材料,既含有催化活性的金屬納米顆粒,同時(shí)具有多孔、比表面積大、活性位點(diǎn)分布均勻、穩(wěn)定性好及導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在催化電解水中。本論文利用簡單、高效的水熱法及高溫?zé)徇�原法,對(duì)不同MOFs進(jìn)行熱還原及摻雜處理,同時(shí)復(fù)合含氮石墨烯來提高其電解水性能。具體的內(nèi)容包括:（1）通過高溫碳化2D MOFs DUT-8（Ni）制備了2D Ni@C納米片。對(duì)比不同碳化溫度下復(fù)合材料的性能發(fā)現(xiàn),DUT-8（Ni）在低溫下沒有完全分解,Ni納米顆粒（Ni NPs）的結(jié)晶度... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

–1(a)DUT-8(Ni)的XRD圖譜；(b)不同熱解溫度下得到的Ni@C

第2章DUT-8衍生Ni@C催化劑制備及析氫性能研究25的兩個(gè)峰，對(duì)應(yīng)于C-C/C=C(sp2)，C-C(sp3)[115]。高溫碳化后Ni@C-700℃中sp2雜化的C占主要成分。圖2-2c中Ni2p3/2揭示了Ni@C-700℃中大部分的Ni保持其金屬狀態(tài)，與圖2-1(b)中XRD結(jié)果一致，而855.2eV的小峰說明存在Ni2+的鎳。圖2-2(d)中O1s譜圖中氧主要是吸附氧(Oads)的峰。2.3.2DUT-8(Ni)及Ni@C-X的微觀形貌圖2-3(a)DUT-8(Ni)和(b)Ni@C-700℃的掃描電子顯微鏡圖；(c)Ni@C-700℃的時(shí)間圖像；(d)Ni)@C-700℃的HR-TEM圖像；(e)Ni@C-700℃的元素mapping圖Figure2-3SEMimagesof(a)DUT-8(Ni)and(b)Ni@C-700℃;(c)TEMimageofNi@C-700℃;(d)HR-TEMimageofNi@C-700℃;(e)HAADF-STEMimageandelementalmappingofNi@C-700℃.DUT-8(Ni)和Ni@C-700℃的掃描電鏡(SEM)圖像如圖2-3(a)和2-3(b)所示。制備的DUT-8(Ni)為花瓣?duì)?D薄片。在圖2-3(b)中，我們發(fā)現(xiàn)在碳化后的Ni@C-700℃的形貌也是花瓣?duì)畹募{米薄片，而薄片之間的距離變小，這可能是由于高溫碳化過程中DUT-8(Ni)的團(tuán)聚所致。此外，可以發(fā)現(xiàn)碳化后的薄片變小了，這可能是由于碳化過程中二乙烯的揮發(fā)造成的�？梢钥闯�，隨著溫度的升高，鎳納米顆粒呈團(tuán)聚狀。在800℃時(shí)，片狀納米顆粒團(tuán)聚，表面Ni納米顆粒尺寸最大。圖2-3(c、d)為Ni@C-700℃透射電鏡圖像。說明所制備的催化劑為二維片狀結(jié)構(gòu)，許多納米顆粒嵌在片上，鎳納米顆粒的尺寸為20nm。高分辨率TEM圖像如圖2-3(d)所示。晶格間距為0.21nm和0.18nm的條紋對(duì)應(yīng)于鎳的(111)和(200)晶面，0.33nm的間距對(duì)應(yīng)于包裹著Ni納米顆粒的石墨碳。圖2-3(e)為高角度的環(huán)形暗場掃描透射電

第2章DUT-8衍生Ni@C催化劑制備及析氫性能研究26鏡(HAADF-STEM)圖像和元素映射，從中可以看出C均勻分布，其中NiNPs嵌入了均勻分布的C中。此外，在分布圖中沒有檢測(cè)到N元素。圖2-4不同溫度退火的Ni@C-X樣品的掃描電子顯微鏡圖。(a,e)400℃；(b,f)500℃；(c,g)600℃；(d,h)800℃Figure2-4ThescanningelectronmicroscopyofNi@C-Xsamplesobtainedbyannealingatdifferenttemperatures.(a,e)400℃;(b,f)500℃;(c,g)600℃;(d,h)800℃.圖2-4為DUT-8(Ni)在不同溫度下退火后的材料的掃描電子顯微鏡。圖2-4(a，e)是Ni@C-400℃的SEM圖，從圖中可以看出，當(dāng)退火溫度是400℃時(shí)，DUT-8(Ni)還沒有被碳化，基本保留原有DUT-8的形貌，而且片上面Ni的納米顆粒很少，與圖2-1(b)XRD的結(jié)果是一致的。圖2-4(b,f)是Ni@C-500℃的SEM圖，可以看出，隨著退火溫度的升高，碳化程度變大。納米片層表面有Ni納米顆粒聚集，DUT-8納米片層主要變成了碳層。這是因?yàn)?,6-萘二羧酸的熔點(diǎn)為310℃，溫度低時(shí)DUT-8中的有機(jī)配體開始溶解，而達(dá)不到碳化，所以樣品中保留部分DUT-8。圖2-4(c,g)是Ni@C-600℃的SEM圖，當(dāng)退火溫度達(dá)到600℃時(shí)，DUT-8(Ni)碳化完全，片層表面團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，Ni納米顆粒也變大。圖2-4(d,f)是Ni@C-800℃的SEM圖，當(dāng)退火溫度高達(dá)800℃時(shí)，片層間距變小，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，并且Ni納米顆粒變大，這個(gè)結(jié)果與圖2-1(b)XRD結(jié)果相同。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MOF-derived Co9S8/MoS2 embedded in tri-doped carbon hybrids for efficient electrocatalytic hydrogen evolution[J]. Tian-Tian Chen,Rui Wang,Lin-Ke Li,Zhong-Jun Li,Shuang-Quan Zang.  Journal of Energy Chemistry. 2020(05)



本文編號(hào)：3246687