钴基过渡双金属电化学析氧催化剂的合成及性能研究
发布时间：2021-07-21 17:42
电解水是生产清洁、无污染、高纯度以及可持续绿色环保氢能源的有效途径,同时被视为改变能源危机以及实现可持续氢能源发展的重要手段。电化学析氧反应（OER）涉及4电子（4）传输,动力学反应慢,是电解水制备氢气的控速步骤。而钴（Co）元素因其3d轨道电子排布t62ge12g的一个低自旋电子接近于e02g的填充状态,而利于OER催化反应的电子传输,经常被应用于OER电催化反应。另一方面,当Co与另一过渡金属元素复合时,通过电子、组成、形貌调节效应能进一步提高Co的催化性能。基于此,本论文设计并合成了层状CoZn层状双氢氧化物（LDH）、蕨叶形CoFeS2@C和银耳形CoNi-MOFs@C三种钴基过渡双金属催化剂,并将所得材料修饰在玻碳电极（GCE）表面,用于电化学析氧催化性能研究。主要研究内容如下:（1）以ZnSO4·7H2O、Co（AC）2·4H2O与2-...
【文章来源】：闽南师范大学福建省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
能源转换涉及核心反应过程的示意图
图 2-1. CoZn-LDH 催化剂合成流程图本实验 CoZn-LDH 催化材料的合成流程图如图 2-1 所示。首先，称取ZnSO4·7H2O（1.44 g, 5.0 mmol）分散到 25 mL 的 DDW 中搅拌形成均匀的溶液A；分散 Co(AC)2·4H2O（1.25 g, 5.0 mmol）到 35 mL 的混合溶剂中（溶剂体积比DDW/C2H5OH=5/2）搅拌溶解形成溶液 B；再将 A 溶液倒入 B 溶液中混合均匀即为 C 溶液；然后在磁力缓慢搅拌下，缓慢的加入 25.0 mL 0.4 mol/L 的 2-甲基咪唑乙醇溶液，滴加速度为 60-65 d/min，待 D 液缓慢加入完成后，静置 24 h 后离心分离取沉淀，并用超纯水与乙醇交替洗涤 3-4 次，在真空条件控制温度 80℃干燥 12 h，最终得到层状 CoZn-LDH 催化材料。在相同的实验条件下，只加入 Co(AC)2·4H2O 合成单金属 Co-OH，只加入ZnSO4·7H2O 合成单金属 Zn-OH，合成的 Co-OH 与 Zn-OH 用于实验的对比。在
23图 2-2.（A）CoZn-LDH 的 XRD 谱图（插图：材料的数码照片）；（B）和（C）分别为 FT-IR谱图和 N2吸脱附曲线实验采用共沉淀方法合成催化材料 CoZn-LDH。插图是 CoZn-LDH 的数码照片，由此可以清晰的观察到试验所合成催化材料为粉色粉末。粉色可以一定程度上说明着合成的催化剂存在钴离子。图 2-2A 为合成 CoZn-LDH 催化剂的 XRD表征图，从 XRD 表征图谱与 Wang[23]课题组的文章报道谱图对比得出实验合成的催化剂为 LDH。根据 LDH 的 XRD 谱图比对结果，对应的主要衍射峰晶面分别为（003）、（013）、（012）、（015）、（118）和（110），晶面（003）在 10o表明
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效氧催化反应中的金属有机骨架材料（英文）[J]. 何小波,银凤翔,王昊,陈标华,李国儒. 催化学报. 2018(02)
[2]Novel Co3O4 Nanoparticles/Nitrogen-Doped Carbon Composites with Extraordinary Catalytic Activity for Oxygen Evolution Reaction（OER）[J]. Xiaobing Yang,Juan Chen,Yuqing Chen,Pingjing Feng,Huixian Lai,Jintang Li,Xuetao Luo. Nano-Micro Letters. 2018(01)
[3]Large-scale preparation of fernwort-like single-crystalline superstructures of CuSe as Fenton-like catalysts for dye decolorization[J]. Yuting Mao,Hongyan Zou,Qiang Wang,Chengzhi Huang. Science China（Chemistry）. 2016(07)
本文编号：3295480
【文章来源】：闽南师范大学福建省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
能源转换涉及核心反应过程的示意图
图 2-1. CoZn-LDH 催化剂合成流程图本实验 CoZn-LDH 催化材料的合成流程图如图 2-1 所示。首先，称取ZnSO4·7H2O（1.44 g, 5.0 mmol）分散到 25 mL 的 DDW 中搅拌形成均匀的溶液A；分散 Co(AC)2·4H2O（1.25 g, 5.0 mmol）到 35 mL 的混合溶剂中（溶剂体积比DDW/C2H5OH=5/2）搅拌溶解形成溶液 B；再将 A 溶液倒入 B 溶液中混合均匀即为 C 溶液；然后在磁力缓慢搅拌下，缓慢的加入 25.0 mL 0.4 mol/L 的 2-甲基咪唑乙醇溶液，滴加速度为 60-65 d/min，待 D 液缓慢加入完成后，静置 24 h 后离心分离取沉淀，并用超纯水与乙醇交替洗涤 3-4 次，在真空条件控制温度 80℃干燥 12 h，最终得到层状 CoZn-LDH 催化材料。在相同的实验条件下，只加入 Co(AC)2·4H2O 合成单金属 Co-OH，只加入ZnSO4·7H2O 合成单金属 Zn-OH，合成的 Co-OH 与 Zn-OH 用于实验的对比。在
23图 2-2.（A）CoZn-LDH 的 XRD 谱图（插图：材料的数码照片）；（B）和（C）分别为 FT-IR谱图和 N2吸脱附曲线实验采用共沉淀方法合成催化材料 CoZn-LDH。插图是 CoZn-LDH 的数码照片，由此可以清晰的观察到试验所合成催化材料为粉色粉末。粉色可以一定程度上说明着合成的催化剂存在钴离子。图 2-2A 为合成 CoZn-LDH 催化剂的 XRD表征图，从 XRD 表征图谱与 Wang[23]课题组的文章报道谱图对比得出实验合成的催化剂为 LDH。根据 LDH 的 XRD 谱图比对结果，对应的主要衍射峰晶面分别为（003）、（013）、（012）、（015）、（118）和（110），晶面（003）在 10o表明
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效氧催化反应中的金属有机骨架材料（英文）[J]. 何小波,银凤翔,王昊,陈标华,李国儒. 催化学报. 2018(02)
[2]Novel Co3O4 Nanoparticles/Nitrogen-Doped Carbon Composites with Extraordinary Catalytic Activity for Oxygen Evolution Reaction（OER）[J]. Xiaobing Yang,Juan Chen,Yuqing Chen,Pingjing Feng,Huixian Lai,Jintang Li,Xuetao Luo. Nano-Micro Letters. 2018(01)
[3]Large-scale preparation of fernwort-like single-crystalline superstructures of CuSe as Fenton-like catalysts for dye decolorization[J]. Yuting Mao,Hongyan Zou,Qiang Wang,Chengzhi Huang. Science China（Chemistry）. 2016(07)
本文编号：3295480
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