Co-MOF-74基电催化剂的合成及析氧性能研究

发布时间：2021-10-18 22:54

　　电催化水分解是实现可再生能源存储与转化的有效途径,高效析氧（OER）电催化剂对水分解至关重要。大量的研究表明,金属有机框架（MOFs）催化剂由于其超高的比表面积、规则的的孔道结构以及单分散的活性中心等优点,逐渐成为OER催化领域的研究热点。本论文结合MOFs的结构优势和应用基础,以Co-MOF-74为研究对象,设计和制备了一系列具有良好电催化性能的Co-MOF-74基催化剂,并将其应用于电催化析氧反应中。本文主要研究内容如下:一、Co_xFe_1-x-MOF-74（0<x≤1）电催化剂的合成及析氧性能研究采用较为温和简便的水热法,以Co²⁺、Fe²⁺为金属源,以2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体,合成了一系列双金属有机框架Co_xFe_1-x-MOF-74（0<x≤1）催化剂。研究发现:不同Co,Fe比例可以有效调控Co-MOF-74的形貌和电子结构,使其暴露出更多的活性位点,Co与Fe之间发生协同作用,改变Co-MOF-74的离子势,有效提高其催化性... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

金属氧化物表面O2产生的活性与氧化物生成焓的“火山型”关系图（■表示酸性介质；□代表碱性介质）[20]

构，而稀土金属或碱金属元素A则填充在骨架的空隙中。通常情况下，由于稀土金属或碱金属元素A氧化态的不同，过渡金属B也会呈现不同的价态，一般为+3或+4价或者两者的混合价态，可将其写为、或的形式。王春栋/刘美林课题组开发了一种P掺杂LaFeO3-δ的双功能催化剂[26]，用于碱性溶液中的OER和ORR。如图1-2（b）和（c）所示，由于P的掺杂，使催化剂产生大量O22-/O-，促进高价Fe4+离子的形成，密度泛函理论计算也证实了P的掺杂改变了Fe离子的价态，进而提高了LaFeO3-δ的催化活性。1.3.5尖晶石结构催化剂图1-3（a）尖晶石结构ABO4晶体示意图；（b）ZnXNi1-XCo2O4/NCNTs结构示意图[12,28]。Figure1-3(a)ABO4spinelcrystalstructure.(b)SructureofZnXNi1-XCo2O4/NCNTs[12,28].尖晶石结构催化剂一般具有良好导电性、耐碱腐蚀性和价格低廉等优点，因此常用来作为OER电催化剂。如图1-3（a）所示，其结构通常表示为XY2O4，其中X2+、Y3+表示为第IA或第IIA族第一周期过渡金属阳离子。相比于钙钛矿结构，尖晶石的结构较为复杂，存在四面体（Td）和八面体（Oh）两种晶格位点，因此可分为标准尖晶石结构和反尖晶石结构两大类[27]。近期，刘兆清课题组运用微波法合成电催化剂ZNCO/NCNCTs[28]，如图1-3（b），该催化是将ZnXNi1-XCo2O4纳米粒子负载在N掺杂的碳纳米管上，体现出了优异的OER和ORR性能。进一步研究发现：

MOFs的合成与结构[54]

【参考文献】：
期刊论文
[1]MOF（Fe）的制备及其氧气还原催化性能[J]. 宋国强,王志清,王亮,李国儒,黄敏建,银凤翔.  催化学报. 2014(02)



本文编号：3443656