設(shè)計和發(fā)展高效低耗的電化學(xué)催化劑是當(dāng)前電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。金屬有機(jī)框架(MOFs)由于其大的比表面積、可調(diào)的結(jié)構(gòu)和組成而備受關(guān)注。然而MOFs的低導(dǎo)電性和穩(wěn)定性限制了其在電催化領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此將MOFs進(jìn)行功能化,以提高其導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,拓寬其在電化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍已成為當(dāng)前研究的重要方向之一。本論文以ZIF-67、MOF-74和Co-MOFs幾種MOFs材料為基礎(chǔ),采用與碳纖維復(fù)合和模板化兩種方法對其進(jìn)行功能化修飾,制備了五種基于MOFs的功能化材料,即MOFs復(fù)合材料和MOFs衍生的過渡金屬基材料,分別為ZIF-67/碳纖維復(fù)合材料(ZIF-67/PCF和ZIF-67/SCF)、銅鈷包覆的富氮多孔碳多面體(CuCo@NPCP)、雙金屬(CoFe、CoCu、CoNi)嵌入的氮摻雜碳框架(CoM(M=Fe,Cu,Ni)-NC)、多孔棒狀鈷鎳雙金屬氮化物(Co_xNi_yN)和中空雙金屬碳化物/氮摻雜碳納米管復(fù)合物(Co₆Mo₆C₂@NCNT)。這些材料的修飾電極分別用于電...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 前言
    1.2 金屬有機(jī)框架材料概述
        1.2.1 金屬有機(jī)框架材料的簡介
        1.2.2 金屬有機(jī)框架材料的分類和命名
    1.3 功能化金屬有機(jī)框架的研究進(jìn)展
        1.3.1 預(yù)功能化金屬有機(jī)框架材料
        1.3.2 金屬有機(jī)框架復(fù)合材料
        1.3.3 模板化金屬有機(jī)框架材料
    1.4 功能化金屬有機(jī)框架材料在電化學(xué)中的應(yīng)用
        1.4.1 功能化金屬有機(jī)框架材料在電催化水分解中的應(yīng)用
        1.4.2 功能化金屬有機(jī)框架材料在燃料電池中的應(yīng)用
        1.4.3 功能化金屬有機(jī)框架材料在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
    1.5 本工作的意義
第二章 碳纖維負(fù)載ZIF-67的電催化性能研究
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 試劑和儀器
        2.2.2 碳纖維的制備
        2.2.3 ZIF-67和ZIF-67/CF的制備
        2.2.4 電化學(xué)測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 ZIF-67、CF和ZIF-67/CF的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 電催化還原硝基苯
        2.3.3 電催化氧化L-半胱氨酸
    2.4 結(jié)論
第三章 銅鈷包裹富氮多孔碳材料用于電化學(xué)檢測木犀草素
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 試劑和儀器
        3.2.2 Cu@ZIF-67的合成
        3.2.3 CuCo@NPCP的合成
        3.2.4 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Cu@ZIF-67和Cu_xCo_4-x@NPCP材料的表征
        3.3.2 CuCo@NPCP材料修飾電極對木犀草素的電化學(xué)性能
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化
        3.3.4 計時庫侖法
        3.3.5 木犀草素的電化學(xué)傳感
        3.3.6 傳感器的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和抗干擾研究
        3.3.7 實(shí)際樣品分析
    3.4 結(jié)論
第四章 ZIF-67衍生雙金屬(CoFe、CoCu、CoNi)嵌入氮摻雜碳框架用于堿溶液中析氧反應(yīng)和析氫反應(yīng)
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 試劑和儀器
        4.2.2 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC及其前驅(qū)體的制備
        4.2.3 電化學(xué)測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        4.3.2 Co_xM_1-x(M= Fe, Cu, Ni)-NC催化劑的電化學(xué)性能
    4.4 結(jié)論
第五章 雙金屬M(fèi)OF-74衍生多孔棒狀鈷鎳氮化物用于全pH下析氫反應(yīng)
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 試劑和儀器
        5.2.2 MOF-74-Co、MOF-74-Ni和MOF-74-CoNi的合成
        5.2.3 多孔Co₃O₄、NiO和Co_xNi_yO的合成
        5.2.4 多孔Co₃N、Ni₃N和Co_xNi_yN的合成
        5.2.5 電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 MOF-74和Co_xNi_yN材料的表征
        5.3.2 多孔金屬氮化物的電化學(xué)析氫反應(yīng)性能
    5.4 結(jié)論
第六章 新型的中空雙金屬鈷鉬碳化物/氮摻雜碳納米管用于高效催化氧還原、析氫和析氧反應(yīng)
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 試劑和儀器
        6.2.2 PPy、MOFs和MOFs@PPy的制備
        6.2.3 Co₆Mo₆C₂、NCNT、Co₆Mo₆C₂@NCNT-T(T=700、800、900℃)和Co₆Mo₆C₂-NCNT的制備
        6.2.4 電化學(xué)測試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 MOFs@PPy和Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的表征
        6.3.2 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化氧還原(ORR)性能
        6.3.3 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化析氫反應(yīng)(HER)性能
        6.3.4 Co₆Mo₆C₂@NCNT材料的電催化析氧反應(yīng)(OER)性能
    6.4 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間公開發(fā)表論文情況



本文編號：3960437