金属有机骨架材料及其衍生物的制备与电催化性能研究

发布时间：2023-05-20 09:50

　　能源与环境一直是人类生存所面临的长期问题。在当今的社会中,我们生活所依靠的能源大部分仍是化石燃料(如煤、石油)等的燃烧,这虽然给我们的生活提供了很大的便利,但其燃烧的产物造成严重的环境污染,如PM2.5的颗粒物对人体呼吸道的感染、酸雨的产生对建筑物的腐蚀、全球气候变暖造成冰川的大量融化从而导致的海平面上升、陆地面积减少等。不仅如此,随着工业革命的开始以及人口数量的激增,目前地球化石燃料的储备量急剧下降甚至匮乏。因此,开发可持续的新型绿色能源迫在眉睫。尽管在目前的探索与开发中,已经逐渐建立起风能、太阳能等清洁能源的利用,但这些能源本身都具有间歇性的缺点。因此,我们急需将这些能源转化为稳定的化学能以进行有效的能源存储与利用。而在这些能源与化学能、电能之间的转化中,催化剂扮演者至关重要的角色。氧还原反应(ORR)是燃料电池和金属空气电池中重要的反应,其关键在于阴极反应缓慢的动力学问题。因此,对致力于改善此反应动力学问题的催化剂的探索从来都没有间断过。目前已经投入商用的即为贵金属催化剂(如20%Pt/C),但在实际的生产与成规模的应用中发现,由于贵金属的开采困难与储量匮乏造成了高昂的生产成本,...

【文章页数】：70 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 电催化领域的最新研究进展
        1.2.1 贵金属纳米材料
        1.2.2 非贵金属纳米材料
        1.2.3 单原子碳材料
        1.2.4 无金属碳基材料
        1.2.5 有机多孔材料MOF和 COF
    1.3 MOF在电催化领域的研究
        1.3.1 MOF的概述
        1.3.2 基于MOF及其衍生材料在电催化中的应用
            1.3.2.1 MOF及其衍生材料应用于HER反应
            1.3.2.2 MOF及其衍生材料应用于OER反应
            1.3.2.3 MOF及其衍生材料应用于ORR反应
            1.3.2.4 MOF及其衍生物应用于电催化CO2还原
    1.4 本论文的选题背景及研究内容
    参考文献
第二章 双金属ZIF衍生的钴纳米粒子固定在氮掺杂的多孔碳材料用于氧还原反应
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要试剂与仪器
        2.2.2 ZnCo-JUC160 前驱体的合成
        2.2.3 ZnCo-NPs@NC材料的合成
        2.2.4 合成材料的基本表征手段
        2.2.5 电化学测试与表征方法
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 ZnCo-JUC160 前体的结构与形貌的分析
        2.3.2 ZnCo-NPs@NC材料的结构表征
        2.3.3 ZnCo-NPs@NC材料的电化学性能分析
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 原位生长在泡沫镍上的2D MOF材料用于高效的OER反应电催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要试剂与仪器
        3.2.2 催化剂材料的合成
        3.2.3 催化剂材料的基本表征
        3.2.4 催化剂电极的制备及电化学测试表征
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 Fe-MOF晶体结构与形貌的分析
        3.3.2 超薄二维Fe-MOF催化剂的结构与形貌分析
        3.3.3 2D Fe-MOF催化剂材料的电化学性能分析
    3.4 本章小结
    参考文献
作者简介与科研成果
致谢



本文编号：3820900