本文主要研究内容
作者赵金燕（2019）在《MOFs衍生的过渡金属硫化物纳米复合材料的合成、表征及其电化学氧反应性能研究》一文中研究指出：随着世界能源、资源危机的逐渐加剧,人们对风能,太阳能等清洁能源的开发逐渐加深。将风能和太阳能产生的电能合理地存储与利用是目前研究的热点,最有效的存储方式是燃料电池或金属空气电池,其中涉及两个重要的反应:电催化氧析出反应（OER）和电催化氧还原反应（ORR）。目前用于上述两个反应有效的电催化剂是RuO2和Pt等贵金属基材料,但是无论是RuO2还是Pt均不能同时作为OER和ORR的催化剂,并且Pt和Ru是地球上稀有的贵金属,更加严重阻碍了它们的广泛使用。地球资源丰富的过渡金属硫化物被证明有OER和ORR催化活性,是贵金属基催化剂的理想替代品。另外过渡金属硫化物形成的活性纳米颗粒与杂原子掺杂的类石墨烯纳米材料协同作用可以显著地提高OER和ORR催化活性。由过渡金属（Fe、Co、Ni）构筑的金属有机框架（MOFs）材料是制备碳纳米复合材料的理想前驱体。到目前为止,多种MOFs已经被作为自牺牲模板或者前驱体来制备功能型MOFs衍生物。尽管这些研究取得了许多令人鼓舞的结果,但仍存在催化活性差、制备工艺复杂等局限性。因此本论文以过渡金属Co和Ni分别构筑的Co-MOF和Co/Ni-MOF为前驱体,在氮气氛围下一步煅烧,成功地制备出了具有单一金属和双金属掺杂的双功能ORR/OER电催化剂。并进一步研究了煅烧温度以及金属掺杂比例对材料的合成及其双功能ORR/OER电催化性能的影响,同时还对其进行了Zn-air电池应用方面的研究。具体研究工作内容如下:（1）Co-MOF的合成采用双配体对苯二甲酸（H2BDC）、4,4’-（磺酰双（4,1-苯基））二吡啶和1,4-苯二甲酸（SPDP）与九水合硝酸钴分散溶解在N,N’-二甲基甲酰胺（DMF）和H2O组成的混合溶剂中,采用水热反应方法合成。随后调节上述金属中心,将金属Ni和Co以不同的比例引入MOF中,得到与Co-MOF异质同晶结构的Co/Ni-MOF。并通过元素分析（EA）和电感耦合等离子体飞行时间质谱（ICP-MS）等测试验证了所制备样品的纯度。（2）将得到的Co-MOF在氮气氛围、不同温度下,一步煅烧得到N、O、S三掺杂的碳封装Co9S8纳米颗粒的复合材料。通过X-射线粉末衍射（PXRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman spectra）、氮气吸附、扫描电镜（SEM）以及透射电镜（TEM）表征了其化学组成和结构特征。通过电化学工作站测试了其电催化性能。实验结果表明,当煅烧温度为900℃时所得样品具有良好的双功能ORR/OER电催化活性,将其作为Zn-air电池的正极材料所组装的电池表现出极高的开路电压和很好的充放电稳定性。（3）在氮气氛围、900℃条件下煅烧Co/Ni-MOF得到了N、O、S三掺杂的碳封装（CoXNiY）9S8纳米复合材料。并通过表征手段分析其结构与化学组成,电化学工作站测试了其双功能ORR/OER电催化活性,实验结果表明,掺杂比例为Co/Ni=8:1时对于OER催化性能有了较大的提升,对于ORR催化性能有了一定的提升。将其作为Zn-air电池的正极材料所组装的电池表现出较高开路电压和很好的充放电稳定性。
Abstract
sui zhao shi jie neng yuan 、zi yuan wei ji de zhu jian jia ju ,ren men dui feng neng ,tai yang neng deng qing jie neng yuan de kai fa zhu jian jia shen 。jiang feng neng he tai yang neng chan sheng de dian neng ge li de cun chu yu li yong shi mu qian yan jiu de re dian ,zui you xiao de cun chu fang shi shi ran liao dian chi huo jin shu kong qi dian chi ,ji zhong she ji liang ge chong yao de fan ying :dian cui hua yang xi chu fan ying （OER）he dian cui hua yang hai yuan fan ying （ORR）。mu qian yong yu shang shu liang ge fan ying you xiao de dian cui hua ji shi RuO2he Ptdeng gui jin shu ji cai liao ,dan shi mo lun shi RuO2hai shi Ptjun bu neng tong shi zuo wei OERhe ORRde cui hua ji ,bing ju Pthe Rushi de qiu shang xi you de gui jin shu ,geng jia yan chong zu ai le ta men de an fan shi yong 。de qiu zi yuan feng fu de guo du jin shu liu hua wu bei zheng ming you OERhe ORRcui hua huo xing ,shi gui jin shu ji cui hua ji de li xiang ti dai pin 。ling wai guo du jin shu liu hua wu xing cheng de huo xing na mi ke li yu za yuan zi can za de lei dan mo xi na mi cai liao xie tong zuo yong ke yi xian zhe de di gao OERhe ORRcui hua huo xing 。you guo du jin shu （Fe、Co、Ni）gou zhu de jin shu you ji kuang jia （MOFs）cai liao shi zhi bei tan na mi fu ge cai liao de li xiang qian qu ti 。dao mu qian wei zhi ,duo chong MOFsyi jing bei zuo wei zi xi sheng mo ban huo zhe qian qu ti lai zhi bei gong neng xing MOFsyan sheng wu 。jin guan zhe xie yan jiu qu de le hu duo ling ren gu wu de jie guo ,dan reng cun zai cui hua huo xing cha 、zhi bei gong yi fu za deng ju xian xing 。yin ci ben lun wen yi guo du jin shu Cohe Nifen bie gou zhu de Co-MOFhe Co/Ni-MOFwei qian qu ti ,zai dan qi fen wei xia yi bu duan shao ,cheng gong de zhi bei chu le ju you chan yi jin shu he shuang jin shu can za de shuang gong neng ORR/OERdian cui hua ji 。bing jin yi bu yan jiu le duan shao wen du yi ji jin shu can za bi li dui cai liao de ge cheng ji ji shuang gong neng ORR/OERdian cui hua xing neng de ying xiang ,tong shi hai dui ji jin hang le Zn-airdian chi ying yong fang mian de yan jiu 。ju ti yan jiu gong zuo nei rong ru xia :（1）Co-MOFde ge cheng cai yong shuang pei ti dui ben er jia suan （H2BDC）、4,4’-（huang xian shuang （4,1-ben ji ））er bi ding he 1,4-ben er jia suan （SPDP）yu jiu shui ge xiao suan gu fen san rong jie zai N,N’-er jia ji jia xian an （DMF）he H2Ozu cheng de hun ge rong ji zhong ,cai yong shui re fan ying fang fa ge cheng 。sui hou diao jie shang shu jin shu zhong xin ,jiang jin shu Nihe Coyi bu tong de bi li yin ru MOFzhong ,de dao yu Co-MOFyi zhi tong jing jie gou de Co/Ni-MOF。bing tong guo yuan su fen xi （EA）he dian gan ou ge deng li zi ti fei hang shi jian zhi pu （ICP-MS）deng ce shi yan zheng le suo zhi bei yang pin de chun du 。（2）jiang de dao de Co-MOFzai dan qi fen wei 、bu tong wen du xia ,yi bu duan shao de dao N、O、Ssan can za de tan feng zhuang Co9S8na mi ke li de fu ge cai liao 。tong guo X-she xian fen mo yan she （PXRD）、X-she xian guang dian zi neng pu （XPS）、la man guang pu （Raman spectra）、dan qi xi fu 、sao miao dian jing （SEM）yi ji tou she dian jing （TEM）biao zheng le ji hua xue zu cheng he jie gou te zheng 。tong guo dian hua xue gong zuo zhan ce shi le ji dian cui hua xing neng 。shi yan jie guo biao ming ,dang duan shao wen du wei 900℃shi suo de yang pin ju you liang hao de shuang gong neng ORR/OERdian cui hua huo xing ,jiang ji zuo wei Zn-airdian chi de zheng ji cai liao suo zu zhuang de dian chi biao xian chu ji gao de kai lu dian ya he hen hao de chong fang dian wen ding xing 。（3）zai dan qi fen wei 、900℃tiao jian xia duan shao Co/Ni-MOFde dao le N、O、Ssan can za de tan feng zhuang （CoXNiY）9S8na mi fu ge cai liao 。bing tong guo biao zheng shou duan fen xi ji jie gou yu hua xue zu cheng ,dian hua xue gong zuo zhan ce shi le ji shuang gong neng ORR/OERdian cui hua huo xing ,shi yan jie guo biao ming ,can za bi li wei Co/Ni=8:1shi dui yu OERcui hua xing neng you le jiao da de di sheng ,dui yu ORRcui hua xing neng you le yi ding de di sheng 。jiang ji zuo wei Zn-airdian chi de zheng ji cai liao suo zu zhuang de dian chi biao xian chu jiao gao kai lu dian ya he hen hao de chong fang dian wen ding xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自郑州大学的赵金燕，发表于刊物郑州大学2019-07-09论文，是一篇关于金属有机框架材料论文,双金属掺杂论文,电催化析氧反应论文,电催化氧还原反应论文,电池论文,郑州大学2019-07-09论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自郑州大学2019-07-09论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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