金屬-有機框架材料是一種新型的復(fù)合型多孔材料,其由無機金屬離子和有機配體連接而成。這種材料擁有巨大的比表面積,其孔徑、顆粒尺寸可以調(diào)節(jié),同時還可以對其進(jìn)行功能化修飾。這些獨特的性質(zhì)使其在多個領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用前景。MOFs衍生物材料擁有MOFs所有的特質(zhì),由于其比表面積較大,在新興起的能源領(lǐng)域被大量作為前驅(qū)體材料。根據(jù)不同的需求向前驅(qū)體中摻入其他金屬離子,將摻雜后的混合物退火處理,退火后的材料被涂覆在電極表面,作為催化劑來降低電解水過程的能量損耗。MOFs材料孔徑可調(diào)以及可功能化修飾的特質(zhì),使其在氣體的分離、捕獲領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。本文主要研究了MOFs材料及其衍生物在析氧反應(yīng)以及CO₂、正丁烷、異丁烷氣體的吸附、分離的應(yīng)用。具體內(nèi)容包括:(1)以ZIF-67作為前驅(qū)體,氯化釕作為釕源,首先制備了Ru交換ZIF-67非晶態(tài)復(fù)合材料,通過退火處理,最后形成了Co-摻雜的納米棒電催化劑。對其進(jìn)行XRD分析,了解其具體組成,進(jìn)一步通過XPS、電化學(xué)性能測試、理論計算等方式分析了其催化活性來源,得到的是結(jié)論:鈷摻雜RuO₂納米棒在10 mA cm<...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 概述
    1.2 金屬有機框架
        1.2.1 金屬有機框架材料簡介
        1.2.2 金屬有機框架材料的發(fā)展歷程
        1.2.3 金屬有機框架結(jié)構(gòu)的分類
        1.2.4 影響金屬有機框架結(jié)構(gòu)合成結(jié)果的因素
            1.2.4.1 溫度效應(yīng)
            1.2.4.2 pH值效應(yīng)
            1.2.4.3 溶劑效應(yīng)
            1.2.4.4 模板法與添加劑法
        1.2.5 金屬有機骨架結(jié)構(gòu)的特質(zhì)
            1.2.5.1 多孔性和高的比表面積
            1.2.5.2 孔徑可調(diào)
            1.2.5.3 金屬位點不飽和
        1.2.6 MOF材料的合成方法
            1.2.6.1 溶劑(水)熱合成法
            1.2.6.2 微波輔助合成法
            1.2.6.3 液相擴(kuò)散法
            1.2.6.4 超聲合成法
            1.2.6.5 機械攪拌合成法
            1.2.6.6 電化學(xué)合成法
    1.3 MOFs衍生物在電催化制氫領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.1 MOFs衍生物
        1.3.2 電解水產(chǎn)氫
        1.3.3 陽極析氧反應(yīng)
        1.3.4 OER性能測試標(biāo)準(zhǔn)
        1.3.5 OER 催化劑
    1.4 金屬有機框架化合物在氣體分離、捕獲領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.1 MOFs進(jìn)行氣體分離、捕獲的機制
        1.4.2 氨基功能化MOF的合成
            1.4.2.1 氨基功能化MOFs材料的合成
        1.4.3 氨基功能化MOFs結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
            1.4.3.1 氣體的吸附、分離、捕獲
                1.4.3.1 .1 CO₂的分離
                1.4.3.1 .2 選擇性吸附多碳類烯烴
            1.4.3.2 膜分離
            1.4.3.3 固相催化
    1.5 選題背景及研究內(nèi)容
        1.5.1 選題背景
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 鈷摻雜Ru O2 納米材料的制備及其在酸性析氧反應(yīng)中催化性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器設(shè)備
        2.2.2 制備ZIF-67 納米顆粒
        2.2.3 制備Ru交換的Ru-ZIF-67 前驅(qū)體
        2.2.4 制備鈷摻雜的Ru O2 納米棒
        2.2.5 樣品表征
        2.2.6 電化學(xué)析氧性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 Ru-ZIF-67 和 Co 摻雜 Ru O2 納米棒的合成與表征
        2.3.2 在強酸性介質(zhì)中的OER活性
        2.3.3 OER活性增強機制
        2.3.4 DFT計算
    2.4 小結(jié)
第三章 氨基功能化MOF Co₂(abim)(im)₃ 的制備及其CO₂ 吸附、n-C₄H₁₀和iso-C₄H₁₀分離性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗所用試劑以及測試儀器
        3.2.2 實驗內(nèi)容
        3.2.3 MOF結(jié)構(gòu)和性能的表征手段及分方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Co₂(abim)(im)₃ 的單晶衍射結(jié)果分析
        3.3.2 Co₂(abim)(im)₃ 的骨架結(jié)構(gòu)的討論
        3.3.3 Co₂(abim)(im)₃ 熱穩(wěn)定性的分析
        3.3.4 化學(xué)穩(wěn)定性的分析
        3.3.5 Co₂(abim)(im)₃ 的比表面積和孔徑分布
        3.3.6 Co₂(abim)(im)₃的CO₂ 吸附性能討論
        3.3.7 Co₂(abim)(im)₃ 用于正丁烷、異丁烷的分離
    3.4 小結(jié)
第四章 總結(jié)及展望
    4.1 總結(jié)
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝



本文編號：3919155