卟啉MOF基复合材料制备及其电催化性能研究
发布时间：2022-10-06 19:34
当前,全球能源和环境问题日益突出,人类的生存和发展受到了威胁。氢气作为一种新型能源,因其清洁,高效和环境友好等优点受到广泛关注。在众多的制氢方法中,电解水制氢被认为是最有希望大规模应用的制氢技术。开发高效的电分解水催化剂,推动氢能的商业化,是解决能源危机和环境问题的重要一步。贵金属催化剂（如:铂、铷等）是目前最高效的电催化剂,但是其规模化应用受到了储量少、价格高等问题制约。因此,有必要开发高性能的非贵金属电催化剂以降低电解水制氢过程中的经济成本。卟啉金属有机框架材料是由卟啉或金属卟啉有机配体与金属离子结合,形成了特定的框架材料,其拥有卟琳的生物和化学稳定性以及金属有机框架的大比表面积和丰富的孔径结构,有望替代贵金属催化剂。本论文利用卟啉的大π共轭结构,将卟啉金属有机框架材料与高导电性的石墨烯复合,能够形成拥有π-π堆积效应的卟啉金属有机框架基复合材料。同时,卟啉金属有机框架材料是一个碳氮含量极高,金属离子分布均匀的多孔材料,利用这一特性,将卟啉金属有机框架材料进行高温热解,能使它们均匀分布在框架表面,得到掺杂了丰富的活性位点的电催化多孔复合材料。主要研究内容如下:1.采用水热法将四羧基...
【文章页数】：72 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 电解水反应
1.2.1 析氢反应的机理
1.2.2 析氧反应的机理
1.2.3 电解水材料的研究现状
1.3 石墨烯的简介及其性质
1.3.1 石墨烯简介
1.3.2 石墨烯的性质
1.4 金属有机框架材料
1.4.1 金属有机框架材料的简介
1.4.2 金属有机框架材料的分类
1.4.3 金属有机框架材料的应用
1.5 卟啉金属有机框架材料
1.5.1 卟啉简介
1.5.2 卟啉金属有机框架材料的简介
1.5.3 卟啉金属有机框架材料的应用
1.6 本论文的选题依据及研究内容
1.6.1 选题依据
1.6.2 研究内容
第二章 实验方法与样品表征
2.1 试剂与材料
2.2 样品的制取
2.2.1 Co-CuTCPP纳米片的制备
2.2.2 氧化石墨烯的制备
2.2.3 Co-CuTCPP/rGO二元复合物的制备
2.2.4 NiTCPP的制备
2.2.5 PCN-222(Ni)催化剂的制备
2.2.6 Ni-N-C催化剂的制备
2.2.7 N-C 800和NiTCPP 800催化剂的制备
2.3 样品的表征方法
2.4 电催化性能测试
2.4.1 三电极体系
2.4.2 iR补偿校正
2.4.3 线性扫描伏安法
2.4.4 塔菲尔斜率
2.4.5 交流阻抗谱
2.4.6 电化学活性面积
2.4.7 电化学稳定性
第三章 Co-CuTCPP/rGO复合材料的表征与性能分析
3.1 Co-CuTCPP/rGO复合材料的形貌分析
3.2 Co-CuTCPP/rGO复合材料的XRD分析
3.3 Co-CuTCPP/rGO复合材料的UV-vis分析
3.4 Co-CuTCPP/rGO复合材料的FTIR分析
3.5 Co-CuTCPP/rGO复合材料的XPS分析
3.6 Co-CuTCPP/rGO复合材料的BET分析
3.7 Co-CuTCPP/rGO复合材料的OER催化性能表征以及机理分析
3.8 本章小结
第四章 Ni-N-C多孔碳材料的表征与性能研究
4.1 Ni-N-C多孔碳材料的XRD分析
4.2 PCN-222(Ni)的TG分析和样品的FTIR分析
4.3 Ni-N-C多孔碳材料的SEM和TEM分析
4.4 Ni-N-C多孔碳材料的BET分析
4.5 Ni-N-C多孔碳材料的XPS分析
4.6 Ni-N-C多孔碳材料的电催化性能测试
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附: 攻读硕士期间取得的相关成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研究[J]. 迟彩霞,乔秀丽,田军,苏适,陈洪玉. 应用化工. 2020(02)
[2]类石墨烯二维材料及光电器件应用研究进展[J]. 王嘉瑶,史焕聪,蒋林华,刘黎明. 功能材料. 2019(10)
[3]三维多孔石墨烯电极的构建及其电容性能[J]. 方朝合,胡博,葛稚新,苗盛,霍玉秋,张茜. 分子科学学报. 2019(05)
[4]石墨烯的晶畴尺寸及其电学和热学性质调控研究获进展[J]. 人工晶体学报. 2017(02)
[5]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[6]电解水析氢电极材料的研究新进展[J]. 杜晶晶,李娜,许建雄,许利剑. 功能材料. 2015(09)
[7]石墨烯复合材料的研究进展[J]. 匡达,胡文彬. 无机材料学报. 2013(03)
[8]石墨烯力学性能研究进展[J]. 韩同伟,贺鹏飞,骆英,张小燕. 力学进展. 2011(03)
[9]基于石墨烯的材料化学进展[J]. 徐超,陈胜,汪信. 应用化学. 2011(01)
[10]石墨烯研究进展[J]. 徐秀娟,秦金贵,李振. 化学进展. 2009(12)
博士论文
[1]金属卟啉框架材料的设计合成及应用研究[D]. 邹超.浙江大学 2013
本文编号：3687276
【文章页数】：72 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 电解水反应
1.2.1 析氢反应的机理
1.2.2 析氧反应的机理
1.2.3 电解水材料的研究现状
1.3 石墨烯的简介及其性质
1.3.1 石墨烯简介
1.3.2 石墨烯的性质
1.4 金属有机框架材料
1.4.1 金属有机框架材料的简介
1.4.2 金属有机框架材料的分类
1.4.3 金属有机框架材料的应用
1.5 卟啉金属有机框架材料
1.5.1 卟啉简介
1.5.2 卟啉金属有机框架材料的简介
1.5.3 卟啉金属有机框架材料的应用
1.6 本论文的选题依据及研究内容
1.6.1 选题依据
1.6.2 研究内容
第二章 实验方法与样品表征
2.1 试剂与材料
2.2 样品的制取
2.2.1 Co-CuTCPP纳米片的制备
2.2.2 氧化石墨烯的制备
2.2.3 Co-CuTCPP/rGO二元复合物的制备
2.2.4 NiTCPP的制备
2.2.5 PCN-222(Ni)催化剂的制备
2.2.6 Ni-N-C催化剂的制备
2.2.7 N-C 800和NiTCPP 800催化剂的制备
2.3 样品的表征方法
2.4 电催化性能测试
2.4.1 三电极体系
2.4.2 iR补偿校正
2.4.3 线性扫描伏安法
2.4.4 塔菲尔斜率
2.4.5 交流阻抗谱
2.4.6 电化学活性面积
2.4.7 电化学稳定性
第三章 Co-CuTCPP/rGO复合材料的表征与性能分析
3.1 Co-CuTCPP/rGO复合材料的形貌分析
3.2 Co-CuTCPP/rGO复合材料的XRD分析
3.3 Co-CuTCPP/rGO复合材料的UV-vis分析
3.4 Co-CuTCPP/rGO复合材料的FTIR分析
3.5 Co-CuTCPP/rGO复合材料的XPS分析
3.6 Co-CuTCPP/rGO复合材料的BET分析
3.7 Co-CuTCPP/rGO复合材料的OER催化性能表征以及机理分析
3.8 本章小结
第四章 Ni-N-C多孔碳材料的表征与性能研究
4.1 Ni-N-C多孔碳材料的XRD分析
4.2 PCN-222(Ni)的TG分析和样品的FTIR分析
4.3 Ni-N-C多孔碳材料的SEM和TEM分析
4.4 Ni-N-C多孔碳材料的BET分析
4.5 Ni-N-C多孔碳材料的XPS分析
4.6 Ni-N-C多孔碳材料的电催化性能测试
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附: 攻读硕士期间取得的相关成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研究[J]. 迟彩霞,乔秀丽,田军,苏适,陈洪玉. 应用化工. 2020(02)
[2]类石墨烯二维材料及光电器件应用研究进展[J]. 王嘉瑶,史焕聪,蒋林华,刘黎明. 功能材料. 2019(10)
[3]三维多孔石墨烯电极的构建及其电容性能[J]. 方朝合,胡博,葛稚新,苗盛,霍玉秋,张茜. 分子科学学报. 2019(05)
[4]石墨烯的晶畴尺寸及其电学和热学性质调控研究获进展[J]. 人工晶体学报. 2017(02)
[5]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[6]电解水析氢电极材料的研究新进展[J]. 杜晶晶,李娜,许建雄,许利剑. 功能材料. 2015(09)
[7]石墨烯复合材料的研究进展[J]. 匡达,胡文彬. 无机材料学报. 2013(03)
[8]石墨烯力学性能研究进展[J]. 韩同伟,贺鹏飞,骆英,张小燕. 力学进展. 2011(03)
[9]基于石墨烯的材料化学进展[J]. 徐超,陈胜,汪信. 应用化学. 2011(01)
[10]石墨烯研究进展[J]. 徐秀娟,秦金贵,李振. 化学进展. 2009(12)
博士论文
[1]金属卟啉框架材料的设计合成及应用研究[D]. 邹超.浙江大学 2013
本文编号：3687276
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3687276.html
