MOF衍生纳米材料的制备及其电催化性能研究
发布时间：2023-04-23 05:06
化石燃料的枯竭和环境污染是21世纪人类社会面临全球性挑战,锌空气电池(ZABs)和水分解制氢成为了有效应对能源问题的能源转换技术。这些技术的核心反应包括氧析出反应(OER),氧还原反应(ORR)和析氢反应(HER),每两个反应的组合满足特定的电化学应用。金属有机框架(MOFs)衍生的复合材料具有可调节的活性位点和稳定的机械纳米结构,已经被广泛用作各种电化学反应的催化剂。本论文旨在开发高暴露活性位点、高电子传输和离子扩散结构以及成本低廉的双功能ZIF-67衍生纳米结构电催化剂。本论文在生长垂直石墨烯(VG)的碳布表面诱导ZIF-67纳米晶的生长,以其为自牺牲模板,在三聚氰胺的辅助热解下制备了自支撑的CCVG@CoNCT电极材料。依赖多壁碳纳米管、金属Co和Co-NxC位点,以及原位形成的Co氧化物之间的协同催化作用,提高电催化OER和ORR性能。利用特殊的自支撑分级纳米结构获得优异的双功能OER和ORR活性。CCVG@CoNC800催化ORR的氧气还原峰位置在0.866 V vs.RHE,其催化OER需要357 mV的过电...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景及研究的目的和意义
1.2 电催化材料概述
1.2.1 非金属碳材料
1.2.2 贵金属基催化剂
1.2.3 过渡金属电催化剂
1.2.4 杂原子掺杂碳载过渡金属材料
1.3 MOFs衍生电催剂的发展概况
1.3.1 MOFs材料概述
1.3.2 MOFs衍生电催化材料的研究现状与分析
1.4 课题的主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验使用的仪器及试剂
2.1.1 仪器设备
2.1.2 实验试剂
2.2 实验表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 能谱分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 拉曼光谱分析
2.2.6 原子力显微镜分析
2.2.7 X射线光电子能谱分析
2.3 电化学性能测试方法
2.3.1 ORR测试方法
2.3.2 OER测试方法
2.3.3 HER测试方法
2.3.4 锌空气电池测试方法
2.3.5 水分解测试方法
第3章 CCVG@CoNCT材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 CCVG@CoNCT的制备及ZAB的搭建方法
3.2.1 CCVG@CoNCT的制备
3.2.2 全固态ZAB的制作方法
3.3 双功能电催化材料CCVG@CoNCT的表征
3.3.1 垂直石墨烯的表征
3.3.2 CCVG@CoNCT的表征
3.4 CCVG@CoNCT的电化学性能测试及分析
3.4.1 ORR性能测试
3.4.2 OER性能测试
3.4.3 ORR和 OER电化学性能机理分析
3.5 全固态锌空气电池的搭建及性能测试
3.6 本章小结
第4章 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))材料的制备
4.3 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x)材料的表征
4.4 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))的电化学性能测试
4.4.1 HER性能测试
4.4.2 OER性能测试
4.4.3 HER和 OER电化学性能机理分析
4.4.4 水分解性能测试
4.5 本章小结
第5章 CNTs@CoP材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 CNTs@CoP材料的制备
5.3 CNTs@CoP的表征
5.4 CNTs@CoP电化学性能测试及分析
5.4.1 HER性能测试
5.4.2 OER性能测试
5.4.3 HER和 OER电化学性能机理分析
5.4.4 小分子氧化水分解性能测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3799149
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景及研究的目的和意义
1.2 电催化材料概述
1.2.1 非金属碳材料
1.2.2 贵金属基催化剂
1.2.3 过渡金属电催化剂
1.2.4 杂原子掺杂碳载过渡金属材料
1.3 MOFs衍生电催剂的发展概况
1.3.1 MOFs材料概述
1.3.2 MOFs衍生电催化材料的研究现状与分析
1.4 课题的主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验使用的仪器及试剂
2.1.1 仪器设备
2.1.2 实验试剂
2.2 实验表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 能谱分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 透射电子显微镜
2.2.5 拉曼光谱分析
2.2.6 原子力显微镜分析
2.2.7 X射线光电子能谱分析
2.3 电化学性能测试方法
2.3.1 ORR测试方法
2.3.2 OER测试方法
2.3.3 HER测试方法
2.3.4 锌空气电池测试方法
2.3.5 水分解测试方法
第3章 CCVG@CoNCT材料的制备及电化学性能研究
3.1 引言
3.2 CCVG@CoNCT的制备及ZAB的搭建方法
3.2.1 CCVG@CoNCT的制备
3.2.2 全固态ZAB的制作方法
3.3 双功能电催化材料CCVG@CoNCT的表征
3.3.1 垂直石墨烯的表征
3.3.2 CCVG@CoNCT的表征
3.4 CCVG@CoNCT的电化学性能测试及分析
3.4.1 ORR性能测试
3.4.2 OER性能测试
3.4.3 ORR和 OER电化学性能机理分析
3.5 全固态锌空气电池的搭建及性能测试
3.6 本章小结
第4章 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))材料的制备及电化学性能研究
4.1 引言
4.2 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))材料的制备
4.3 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x)材料的表征
4.4 CC/CNTs@CoSxSe(2(1-x))的电化学性能测试
4.4.1 HER性能测试
4.4.2 OER性能测试
4.4.3 HER和 OER电化学性能机理分析
4.4.4 水分解性能测试
4.5 本章小结
第5章 CNTs@CoP材料的制备及电化学性能研究
5.1 引言
5.2 CNTs@CoP材料的制备
5.3 CNTs@CoP的表征
5.4 CNTs@CoP电化学性能测试及分析
5.4.1 HER性能测试
5.4.2 OER性能测试
5.4.3 HER和 OER电化学性能机理分析
5.4.4 小分子氧化水分解性能测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3799149
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