ZIF-67衍生氮掺杂钴基碳材料的制备及其电催化性能研究
发布时间：2021-01-31 17:12
氧析出反应（Oxygen evolution reaction,OER）和氧还原反应（Oxygen reduction reaction,ORR）是金属-空气电池、可逆燃料电池等能源装置的核心反应,发展价格低廉、高效稳定、且同时适用于OER和ORR的双功能电催化剂对促进这些能源装置的发展具有重要意义。金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是由金属离子/金属簇和有机配体通过化学配位作用形成的一类多孔材料,具有高孔隙率、高比表面积和结构可调控性等特点。以MOFs为前驱体/模板制备的过渡金属-碳复合材料,具备多孔的空间结构、良好的导电性、高的比表面积和丰富的活性位点,在电催化领域展示出显著的优势。基于此,本论文以钴基ZIF-67为前驱体,通过KCl辅助热解法制备了氮掺杂钴基碳材料并应用于OER/ORR双功能电催化,并揭示了催化剂的结构与电催化活性之间的关联规律。本论文的主要研究内容和结果如下:以ZIF-67为前驱体,采用KCl辅助热解法制备了一系列由氮掺杂的碳纳米管包裹钴纳米颗粒组成的中空碳多面体复合材料（N-doped carbon nanotube h...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氧电极反应机理
1.2.1 氧析出反应（OER）
1.2.2 氧化原反应（ORR）
1.3 OER/ORR双功能电催化剂的概述及其分类
1.3.1 碳材料
1.3.2 贵金属基双功能电催化剂
1.3.3 过渡金属基双功能电催化剂
1.4 金属有机框架材料（MOFs）
1.4.1 MOFs概述
1.4.2 MOFs衍生材料用于OER/ORR双功能电催化剂的研究现状
1.5 本论文研究意义、研究内容及创新点
1.5.1 研究意义和研究内容
1.5.2 本论文的创新点
第二章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂和实验仪器
2.1.1 试剂与材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 粉末X射线衍射分析
2.2.2 氮气物理吸附分析
2.2.3 热重分析
2.2.4 场发射扫描电子显微镜
2.2.5 透射电子显微镜
2.2.6 X射线光电子能谱
2.2.7 拉曼分析
2.3 电化学性能测试方法
2.3.1 工作电极的预处理和制备
2.3.2 OER性能测试方法
2.3.3 ORR性能测试方法
第三章 KCl辅助热解法制备ZIF-67 衍生氮掺杂钴基碳材料
3.1 引言
3.2 材料的制备与表征
3.2.1 ZIF-67材料的制备
3.2.2 NCNHP-r-T系列材料的制备
3.2.3 Co/NPC-500材料的制备
3.2.4 Co/NPC-1-500-Ar材料的制备
3.2.5 材料表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 前驱体ZIF-67表征结果分析
3.3.2 NCNHP-1-Ts系列材料表征结果分析
3.3.3 NCNHP-r-500s系列材料的表征结果分析
3.3.4 NCNHP-r-T形成机理分析
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂钴基碳材料的电催化性能研究
4.1 引言
4.2 OER性能
4.2.1 OER活性分析
4.2.2 OER稳定性
4.3 ORR性能
4.3.1 ORR活性分析
4.3.2 ORR稳定性
4.4 OER/ORR双功能催化性能分析
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]New design paradigm for heterogeneous catalysts[J]. Aleksandra Vojvodic,Jens K.N?rskov. National Science Review. 2015(02)
本文编号：3011276
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氧电极反应机理
1.2.1 氧析出反应（OER）
1.2.2 氧化原反应（ORR）
1.3 OER/ORR双功能电催化剂的概述及其分类
1.3.1 碳材料
1.3.2 贵金属基双功能电催化剂
1.3.3 过渡金属基双功能电催化剂
1.4 金属有机框架材料（MOFs）
1.4.1 MOFs概述
1.4.2 MOFs衍生材料用于OER/ORR双功能电催化剂的研究现状
1.5 本论文研究意义、研究内容及创新点
1.5.1 研究意义和研究内容
1.5.2 本论文的创新点
第二章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂和实验仪器
2.1.1 试剂与材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法
2.2.1 粉末X射线衍射分析
2.2.2 氮气物理吸附分析
2.2.3 热重分析
2.2.4 场发射扫描电子显微镜
2.2.5 透射电子显微镜
2.2.6 X射线光电子能谱
2.2.7 拉曼分析
2.3 电化学性能测试方法
2.3.1 工作电极的预处理和制备
2.3.2 OER性能测试方法
2.3.3 ORR性能测试方法
第三章 KCl辅助热解法制备ZIF-67 衍生氮掺杂钴基碳材料
3.1 引言
3.2 材料的制备与表征
3.2.1 ZIF-67材料的制备
3.2.2 NCNHP-r-T系列材料的制备
3.2.3 Co/NPC-500材料的制备
3.2.4 Co/NPC-1-500-Ar材料的制备
3.2.5 材料表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 前驱体ZIF-67表征结果分析
3.3.2 NCNHP-1-Ts系列材料表征结果分析
3.3.3 NCNHP-r-500s系列材料的表征结果分析
3.3.4 NCNHP-r-T形成机理分析
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂钴基碳材料的电催化性能研究
4.1 引言
4.2 OER性能
4.2.1 OER活性分析
4.2.2 OER稳定性
4.3 ORR性能
4.3.1 ORR活性分析
4.3.2 ORR稳定性
4.4 OER/ORR双功能催化性能分析
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]New design paradigm for heterogeneous catalysts[J]. Aleksandra Vojvodic,Jens K.N?rskov. National Science Review. 2015(02)
本文编号：3011276
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3011276.html
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