基于多钼（钨）酸复合材料的制备及电催化析氢性能研究

发布时间：2021-06-10 17:42

　　氢能是一种绿色、可再生的清洁能源,具有能量密度高且燃烧产物无污染等优点,因此氢能是理想的化石燃料替代品。其中,电催化分解水制氢是实现大规模制氢的一种可行途径。另外,超级电容器作为一种新型储能装置,具有功率密度高、循环寿命长、对环境友好、安全性高等优点。其中,电极材料是决定电催化分解水制氢效率以及构建高性能超级电容器的关键。传统的高性能电极材料主要是贵金属或贵金属复合材料,但由于贵金属稀有的产量和高昂的价格,限制了其发展和应用。因此,设计制备新型高性能的非贵金属电极材料是能源领域迫切需要解决的关键问题之一。多酸是一类基于过渡元素的纳米尺度多核分子簇,具有结构多样性和可修饰性,能够经历多电子转移依然保持稳定结构,在电化学领域被广泛应用。通过将多酸与金属离子及有机配体杂化可设计、制备组成丰富、结构多样的配位聚合物,实现在分子甚至在原子级别上对金属种类和数目的设计和调控。将多酸配位聚合物作为前驱体,辅以原位自组装-热转化技术,可以制备具有优异电化学性质的复合材料。据此,本文基于多酸设计、制备了六种结构未见报道的多酸基配位聚合物,并将其作为前驱体,辅以原位自组装-热转化技术或直接与石墨烯复合构筑... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

各种稳定的或亚稳定的金属有机POM二级结构块[1]

(2)磁性。POMs可以将进行多核自旋耦合磁中心(过渡金属或稀土金属)通过μ-O/OH封装到它们的骨架中[3],因此各种形状、大小和类型的磁团簇可以通过POMs来稳定,如图1-3所示[7,8]。这不仅丰富了POMs的结构,而且为深入探索其迷人的磁性行为开辟了一条有前途的道路。(3)氧化还原性。多酸中的前过渡原子具有可变价态(如MoV,VI、WV,VI、VV,VI等)。多酸素有“电子水库”、“电子海绵”之称,可以进行多电子转移且结构保持不变,如α-[(H2)W12O40]6-最多可容纳33个电子,[PMo12O40]3-可进行24个电子转移,如图1-4所示[9,10]。当过渡原子处于最高价态时具有氧化性,可作氧化剂使用[11]。

(3)氧化还原性。多酸中的前过渡原子具有可变价态(如MoV,VI、WV,VI、VV,VI等)。多酸素有“电子水库”、“电子海绵”之称,可以进行多电子转移且结构保持不变,如α-[(H2)W12O40]6-最多可容纳33个电子,[PMo12O40]3-可进行24个电子转移,如图1-4所示[9,10]。当过渡原子处于最高价态时具有氧化性,可作氧化剂使用[11]。此外,一些多酸还具有半导体性、强Lewis酸、Br?nsted酸性和抗肿瘤性等,因此多酸在光学、电学及药物化学等领域具有广泛的应用前景[12-20]。然而,由于大多数的多酸导电性差、易溶于水及有机溶剂,导致其作电极材料时易从电极表面脱落限制广泛的应用,因此将多酸作为前驱体制备其衍生物应用于电化学领域至关重要。

【参考文献】：
博士论文
[1]多酸基铜有机框架晶体材料的调控制备及其超电性能研究[D]. 柴东凤.哈尔滨理工大学 2019
[2]多酸基功能性杂化材料的构筑与光催化[D]. 孙文龙.大连理工大学 2019
[3]多酸基纳米复合物的制备及其电催化分解水性能研究[D]. 唐雨佳.南京师范大学 2018



本文编号：3222838