基于MOF结构多面体中空纳米催化剂制备及电性能研究
发布时间：2020-12-29 04:19
作为一种新型能源转换装置,可充式锌空电池转换效率高,且对环境无污染,能够适应未来发展和环境的需求。目前可充式锌空电池在电动车行业有了试验性的应用,但是当前制约其大规模应用及商业化发展的关键在于电极催化剂材料。贵金属催化剂虽然性能较好,但是价格比较昂贵且储量又少,另一方面,单一的贵金属一般只对某一个反应催化性能好,无法满足可充式锌空电池ORR和OER两个电极反应。针对这些问题主要的解决途径包括:使用不同的非贵金属合成多元金属催化剂,这样一方面降低了催化剂的成本,另一方面也同时满足了不同反应的催化效果;此外引入不同的金属离子和阴离子,形成不同组成的金属化合物,利用不同金属离子之间的协同效应增加催化剂的催化性能。本文以金属有机框架化合物ZIF-67为前驱体,合成了一系列过渡金属化合物复合催化剂,系统研究了不同金属离子和阴离子组分对催化性能的影响,为锌空电池催化剂的进一步发展提供了实验依据。本论文主要研究内容如下:1、以钴为中心离子,2-甲基咪唑为有机配体合成了十二面体ZIF-67,在此基础上引入Ni2+和Mg2+,得到了表面褶皱的空心十二面体MgN...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可充电锌空电池在充电时的机理图
图 1-2 1978-2006 年剑桥结构数据库报道的 MOFs 材料统计结果。1-2 Number of metal-organic frameworks structures reported in the CambridgDatabase (CSD) from 1978 through 2006.OF 具有结构多样性、高比表面积、丰富的孔道结构，具有较多以是理想的前驱体，用于制备无机纳米材料，如多孔碳、金属氧其复合物。正是由于 MOFs 材料有这么多的优点，吸引人们的非常广泛，在气体储存、气体吸附与分离、传感器、药物输送、要的应用[47-49]。s 材料的特点传统的无机材料，MOFs 有很多如下的特点：（1）有相当大的比和较大的孔体积，目前所报道中比表面积最大的达到 10000 m0%为自由体积；（2）具有严格的拓扑结构和组分可调性，也就
空心纳米笼结构的材料。该催化剂的合成过程如示意图 3-1 所示：首先以 Co(NO3)2·6H2O为中心体和 2-甲基咪唑为配体在常温下合成了多面体结构的 MOF，即为 ZIF-67，然后以乙醇为溶剂在水浴加热下加入镍盐和镁盐形成 MgNiO2/ZIF-67 ，最后将样品MgNiO2/ZIF-67 煅烧即得到最终样品 MgNiO2/CoNC。在过程Ⅰ中，由 Ni2+和 Mg2+水解产生的质子逐渐腐蚀前驱体 ZIF-67，并替换了部分的 Co2+离子，同时被溶液中的 O2和NO3 氧化，最后由 Co2+/Co3+和 Mg2+、Ni2+共同形成 MgNiO2/ZIF-67 精细纳米组装结构的壳层。在过程Ⅱ中，利用煅烧的方法将 MgNiO2/ZIF-67 在氩气中煅烧转化为多孔中空纳米结构的 MgNiO2/CoNC。
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 翟春阳,孙明娟,杜玉扣,朱明山. 无机材料学报. 2017(09)
[2]锌空气电池空气电极催化材料的研究[J]. 周震涛,周晓斌. 稀有金属材料与工程. 2002(06)
本文编号：2944994
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可充电锌空电池在充电时的机理图
图 1-2 1978-2006 年剑桥结构数据库报道的 MOFs 材料统计结果。1-2 Number of metal-organic frameworks structures reported in the CambridgDatabase (CSD) from 1978 through 2006.OF 具有结构多样性、高比表面积、丰富的孔道结构，具有较多以是理想的前驱体，用于制备无机纳米材料，如多孔碳、金属氧其复合物。正是由于 MOFs 材料有这么多的优点，吸引人们的非常广泛，在气体储存、气体吸附与分离、传感器、药物输送、要的应用[47-49]。s 材料的特点传统的无机材料，MOFs 有很多如下的特点：（1）有相当大的比和较大的孔体积，目前所报道中比表面积最大的达到 10000 m0%为自由体积；（2）具有严格的拓扑结构和组分可调性，也就
空心纳米笼结构的材料。该催化剂的合成过程如示意图 3-1 所示：首先以 Co(NO3)2·6H2O为中心体和 2-甲基咪唑为配体在常温下合成了多面体结构的 MOF，即为 ZIF-67，然后以乙醇为溶剂在水浴加热下加入镍盐和镁盐形成 MgNiO2/ZIF-67 ，最后将样品MgNiO2/ZIF-67 煅烧即得到最终样品 MgNiO2/CoNC。在过程Ⅰ中，由 Ni2+和 Mg2+水解产生的质子逐渐腐蚀前驱体 ZIF-67，并替换了部分的 Co2+离子，同时被溶液中的 O2和NO3 氧化，最后由 Co2+/Co3+和 Mg2+、Ni2+共同形成 MgNiO2/ZIF-67 精细纳米组装结构的壳层。在过程Ⅱ中，利用煅烧的方法将 MgNiO2/ZIF-67 在氩气中煅烧转化为多孔中空纳米结构的 MgNiO2/CoNC。
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应用[J]. 翟春阳,孙明娟,杜玉扣,朱明山. 无机材料学报. 2017(09)
[2]锌空气电池空气电极催化材料的研究[J]. 周震涛,周晓斌. 稀有金属材料与工程. 2002(06)
本文编号：2944994
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