發(fā)布時間：2024-06-01 13:07

　　隨著能源枯竭和環(huán)境污染問題的日益嚴重,開發(fā)一種潔凈、可再生的新能源來減少人們對傳統(tǒng)化石燃料的依賴就變得尤為迫切。從理論上講,通過水裂解的形式制備氫氣在新能源開發(fā)方面的優(yōu)勢和潛力巨大,然而在實際應用中,電解水的催化過程通常需要鉑(Pt)、鈀(Pd)、釕(Ru)、銥(Ir)等貴金屬的參與,鑒于貴金屬的儲量少、成本高的特性,目前電解水的大規(guī)模應用仍是個挑戰(zhàn),這就激發(fā)了人們對非貴電催化劑的研究熱情。在非貴電催化劑的研究中,電催化活性主要受活性位點的固有活性和數(shù)目的影響,因此高效的電催化劑就需要對材料的組分、結構、尺寸和形貌實現(xiàn)精確的控制,而這也給電催化劑的制備方法提出了很大挑戰(zhàn)。金屬-有機框架材料(MOFs)作為一種新型的多孔材料,其結構豐富多樣,組分靈活可調(diào),無機和有機成分在原子級上實現(xiàn)了有序而周期性地排列,這些特性為功能納米材料的設計合成提供了新思路。目前人們在MOFs的結構設計方面已經(jīng)做了大量的工作,但對尺寸和形貌控制的研究相對較少。本論文主要在MOFs的基礎上,探究包括納米級MOFs材料,MOFs復合材料以及MOFs衍生物等一系列MOFs基納米材料的設計合成方法,并通過電化學體系的構筑...

【文章頁數(shù)】：186 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 金屬有機框架材料概述
    1.3 MOFs基納米材料的研究進展
        1.3.1 納米級MOFs材料的設計合成
        1.3.2 MOFs復合材料的設計合成
        1.3.3 MOFs衍生物的設計合成
    1.4 MOFs基催化劑在電催化領域的研究進展
        1.4.1 MOFs材料在電催化方面的應用
        1.4.2 MOFs復合材料在電催化方面的應用
        1.4.3 MOFs衍生物在電催化方面的應用
    1.5 選題依據(jù)和研究內(nèi)容
    1.6 本學位論文的研究內(nèi)容
    1.7 本學位論文的技術路線
    1.8 參考文獻
第二章 MOFs基非貴電催化劑的設計合成
    2.1 引言
    2.2 設計思路和研究內(nèi)容
    2.3 實驗部分
        2.3.1 實驗試劑
        2.3.2 實驗設備
    2.4 材料的制備方法
        2.4.1 Fe/Ni基MOFs內(nèi)凹八面體的制備
        2.4.2 Fe基MOFs納米棒的制備
        2.4.3 Ni基MOFs納米片的制備
        2.4.4 Ni/Zn基MOFs納米花的制備
        2.4.5 Ni基MOFs空心球的制備
        2.4.6 Al基MOFs納米片,空心球,核殼-結構納米球的制備
        2.4.7 泡沫鎳(碳布)支撐的MOFs納米材料的制備
        2.4.8 MOFs衍生物的制備
    2.5 電極制備
        2.5.1 電極預處理
        2.5.2 電極活化
        2.5.3 工作電極制備
    2.6 電化學測試
    2.7 結果與討論
        2.7.1 0維、1維和2維MOFs材料的控制合成
        2.7.2 特殊形貌的MOFs材料的控制合成
        2.7.3 MOFs復合材料的控制合成
        2.7.4 MOFs衍生物的控制合成
    2.8 本章小結
    2.9 參考文獻
第三章 三金屬MOFs材料的析氧反應性能研究
    3.1 引言
    3.2 設計思路和研究內(nèi)容
    3.3 結果與討論
        3.3.1 Fe/Ni基雙金屬MOFs納米棒的合成與表征
        3.3.2 Fe/Ni基雙金屬MOFs納米棒的性能測試
        3.3.3 Fe/Ni基三金屬MOFs納米棒的合成與表征
        3.3.4 Fe/Ni基三金屬MOFs納米棒的性能測試
        3.3.5 Fe/Ni基MOFs納米棒催化OER的機理探索
        3.3.6 泡沫鎳支持的Fe/Ni基MOFs材料的合成及OER性能研究
    3.4 本章小結
    3.5 參考文獻
第四章 超薄雙金屬MOFs納米片的水氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 設計思路和研究內(nèi)容
    4.3 結果與討論
        4.3.1 Ni-Fe-MOFs納米片的形貌表征
        4.3.2 Ni-Fe-MOF納米片的結構表征
        4.3.3 Ni-Fe-MOF納米片制備方法的優(yōu)越性分析
        4.3.4 單金屬Ni-MOF納米片及Fe-MOFs的合成與表征
        4.3.5 Ni-Fe-MOF納米片的電催化性能研究
        4.3.6 Ni-Fe-MOF納米片的催化OER的機理探索
        4.3.7 Ni-Fe-MOF納米片的催化OER的理論計算
    4.4 本章小結
    4.5 參考文獻
第五章 NiCo/CNTs復合材料的制備及析氫性能研究
    5.1 引言
    5.2 設計思路和研究內(nèi)容
    5.3 結果與討論
        5.3.1 Ni/Co基雙金屬MOFs空心球的合成與表征
        5.3.2 Ni/Co-MOFs衍生物的合成與表征
        5.3.3 熱解溫度和氣氛對Ni/Co-MOFs衍生物形貌的影響
        5.3.4 Ni/Co-MOFs衍生物的電催化性能測試
    5.4 本章小結
    5.5 參考文獻
第六章 總結與展望
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3985936