多孔复合材料的设计、合成及其催化应用

发布时间：2023-06-03 18:49

　　随着经济社会的快速发展,环境污染和能源短缺成为全球关注的问题。针对特定体系,设计和构建高效催化剂,实现清洁能源存储和转化以及高效的污染物去除,是解决能源危机和环境污染问题的一个有效手段。多孔复合材料是一类重要的催化剂,对反应中催化效率的提升有着实际的意义。一方面,复合催化剂活性催化成分进一步得到分散,可以有效阻止催化剂活性组分在催化反应过程中的团聚作用,从而提高其稳定性。同时催化反应过程可能产生更多的不饱和配位环境,使得催化活性中心更加暴露,从而提升复合材料的催化活性。另一方面,载体的特定成分和空间结构,赋予其辅助催化作用,共同产生协同效应或模板化作用,提高多孔负载催化剂的催化性能。因此,本论文将金属有机框架结构(MOFs)、生物炭多孔载体与活性催化组分相复合,设计和制备了一系列多孔复合催化剂,探索其在电催化能源转化与存储、化学催化去除水中污染物等方面的应用,并通过结合第一性原理计算,辅以同步辐射X射线吸收谱等表征手段,探究材料的组成及形貌对催化性能的影响,揭示催化反应过程及其机理。本论文主要包括如下内容:1.MOFs封装钯纳米材料的设计合成及其催化应用。采用多孔ZIF-67材料,通过...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 多孔复合材料
        1.2.1 金属有机骨架多孔材料
        1.2.2 生物炭多孔材料
    1.3 多孔复合材料的合成及表征
        1.3.1 金属有机骨架复合材料的合成
        1.3.2 生物炭复合纳米催化剂的合成
        1.3.3 多孔复合材料的结构特性
    1.4 多孔复合材料的催化性能优化
    1.5 本论文的研究内容、目的和意义
        1.5.1 研究的目的和意义
        1.5.2 主要的研究内容
    参考文献
第二章 金属有机骨架封装钯纳米材料的设计合成及其催化应用
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料制备
        2.2.2 表征方法
        2.2.3 催化活性测试
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 Pd@ZIF-67材料的结构特征分析
        2.3.2 Pd@ZIF-67材料的催化性能评价
        2.3.3 Pd@ZIF-67材料的催化机理研究
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 铁氮共掺杂生物炭材料的设计合成及其电催化性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 表征方法
        3.2.3 实验测试
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 Fe-N/biochar材料的结构特征
        3.3.2 Fe-N/biochar催化电芬顿降解磺胺嘧啶性能评价
        3.3.3 Fe/N/biochar催化机理及其循环稳定性
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Pd@PdO-Co₃O₄纳米立方体材料的设计合成及其电催化性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 表征方法
        4.2.3 电化学测试
        4.2.4 DFT理论计算
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 Pd@PdO-Co₃O₄的合成与表征
        4.3.2 Pd@PdO-Co₃O₄的理论计算结果
        4.3.3 Pd@PdO-Co₃O₄的OER电化学性能
        4.3.4 Pd@PdO-Co₃O₄的ORR电化学性能
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文特色
    5.3 思考与展望
致谢
在读期间发表的学术论文与其他研究成果



本文编号：3829844