電催化水分解是實現(xiàn)可再生能源存儲與轉(zhuǎn)化的有效途徑,高效析氧（OER）電催化劑對水分解至關(guān)重要。大量的研究表明,金屬有機框架（MOFs）催化劑由于其超高的比表面積、規(guī)則的的孔道結(jié)構(gòu)以及單分散的活性中心等優(yōu)點,逐漸成為OER催化領(lǐng)域的研究熱點。本論文結(jié)合MOFs的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和應(yīng)用基礎(chǔ),以Co-MOF-74為研究對象,設(shè)計和制備了一系列具有良好電催化性能的Co-MOF-74基催化劑,并將其應(yīng)用于電催化析氧反應(yīng)中。本文主要研究內(nèi)容如下:一、Co_xFe_1-x-MOF-74（0<x≤1）電催化劑的合成及析氧性能研究采用較為溫和簡便的水熱法,以Co²⁺、Fe²⁺為金屬源,以2,5-二羥基對苯二甲酸為有機配體,合成了一系列雙金屬有機框架Co_xFe_1-x-MOF-74（0<x≤1）催化劑。研究發(fā)現(xiàn):不同Co,Fe比例可以有效調(diào)控Co-MOF-74的形貌和電子結(jié)構(gòu),使其暴露出更多的活性位點,Co與Fe之間發(fā)生協(xié)同作用,改變Co-MOF-74的離子勢,有效提高其催化性... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

金屬氧化物表面O2產(chǎn)生的活性與氧化物生成焓的“火山型”關(guān)系圖（■表示酸性介質(zhì)；□代表堿性介質(zhì)）[20]

構(gòu)，而稀土金屬或堿金屬元素A則填充在骨架的空隙中。通常情況下，由于稀土金屬或堿金屬元素A氧化態(tài)的不同，過渡金屬B也會呈現(xiàn)不同的價態(tài)，一般為+3或+4價或者兩者的混合價態(tài)，可將其寫為、或的形式。王春棟/劉美林課題組開發(fā)了一種P摻雜LaFeO3-δ的雙功能催化劑[26]，用于堿性溶液中的OER和ORR。如圖1-2（b）和（c）所示，由于P的摻雜，使催化劑產(chǎn)生大量O22-/O-，促進高價Fe4+離子的形成，密度泛函理論計算也證實了P的摻雜改變了Fe離子的價態(tài)，進而提高了LaFeO3-δ的催化活性。1.3.5尖晶石結(jié)構(gòu)催化劑圖1-3（a）尖晶石結(jié)構(gòu)ABO4晶體示意圖；（b）ZnXNi1-XCo2O4/NCNTs結(jié)構(gòu)示意圖[12,28]。Figure1-3(a)ABO4spinelcrystalstructure.(b)SructureofZnXNi1-XCo2O4/NCNTs[12,28].尖晶石結(jié)構(gòu)催化劑一般具有良好導(dǎo)電性、耐堿腐蝕性和價格低廉等優(yōu)點，因此常用來作為OER電催化劑。如圖1-3（a）所示，其結(jié)構(gòu)通常表示為XY2O4，其中X2+、Y3+表示為第IA或第IIA族第一周期過渡金屬陽離子。相比于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，尖晶石的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在四面體（Td）和八面體（Oh）兩種晶格位點，因此可分為標(biāo)準(zhǔn)尖晶石結(jié)構(gòu)和反尖晶石結(jié)構(gòu)兩大類[27]。近期，劉兆清課題組運用微波法合成電催化劑ZNCO/NCNCTs[28]，如圖1-3（b），該催化是將ZnXNi1-XCo2O4納米粒子負載在N摻雜的碳納米管上，體現(xiàn)出了優(yōu)異的OER和ORR性能。進一步研究發(fā)現(xiàn)：

MOFs的合成與結(jié)構(gòu)[54]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MOF（Fe）的制備及其氧氣還原催化性能[J]. 宋國強,王志清,王亮,李國儒,黃敏建,銀鳳翔.  催化學(xué)報. 2014(02)



本文編號：3443656