基于镍基金属有机框架开发高效析氧电催化剂

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoerduo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
将电解水制氢技术与其他的清洁能源发电技术联用能够实现无污染的将其他的清洁能源转化为氢能并进行存储,而廉价高效的电催化剂是实现这一技术产业化的关键。由于过程中所涉及的中间产物、步骤以及转移的电子数更多,析氧反应在动力学上要比析氢反应更加缓慢。因此,利用廉价易得的材料开发具有高催化活性和稳定性的析氧反应电催化剂显得尤为重要。改性后的金属有机框架(MOF)在高温下所衍生的多孔碳基金属及其化合物材料能够拥有良好的分散性、导电性、催化活性和稳定性,非常适合作为析氧反应电催化剂材料。基于上述目的,本论文在第三章和第四章分别通过杂多酸掺杂和双MOF杂化的方法对镍基MOF进行了改性,探究了这两种方法对形貌、结构和电化学性能的影响,然后在第五章中将这两种方法进行结合,通过合理的设计成功地将它们的优点结合起来并互相弥补缺陷,从而基于镍基金属有机框架制备出了具有优异析氧催化性能的材料。具体研究内容如下:(1)利用溶剂热的方法将磷钼酸掺入镍基MOF中制得前驱体,然后将其在空气中进行热处理从而合成出NiMoO4空心微米球。结果表明掺入适量的磷钼酸有助于衍生物中形成Ni、Mo双金属氧化物,Mo的结合能够调节作为活性位点的Ni的电子结构,从而极大的提高其催化活性,但会导致总体的电荷传递性能减弱,并且颗粒尺寸也会发生变化。(2)通过超声在镍基MOF表面掺入钴离子,然后使其与2-甲基咪唑配位,从而制备出Ni-BTCO@ZIF-67双MOF的杂化结构,然后将其作为前驱体在空气中高温热处理以转化为相应的衍生物NiO-Co3O4@NC杂化材料。镍基MOF衍生的NiO八面体作为基底很好的缓解了 ZIF-67衍生的纳米尺寸的Co3O4@NC的团聚,促进了活性位点的暴露;但这种杂化方法的效果非常依赖于两种金属有机框架之间尺寸和形貌的匹配性,否则生长将会极度的不均匀。(3)结合前两章的改性方法,我通过溶剂热一步合成出纳米片堆积而成的四水合钼酸铵掺杂的镍基MOF空心微米球。然后将其作为镍源浸泡在铁氰化钾溶液中原位生长NiFe类普鲁士蓝(PBA),从而制得前驱体NiMoBTC@PBA。最后,通过将其在还原性气氛中置于不同温度下热处理制得NiMoFe@NCx三金属析氧反应催化剂。结果表明,衍生物NiMoFe@NC600在低电流密度下表现出了很好的析氧反应催化性能,仅需254 mV的过电位便能达到10 mA·cm-2的电流密度,而NiMoFe@NC700则是在高电流密度下表现的更好(仅需360 mV的过电位便能达到50 mA·cm-2的电流密度),并且其Tafel斜率仅为65 mV dec-1,这些表现都要好于贵金属氧化物材料IrO2,同时也表现出了不错的稳定性,经过11小时的恒压测试电流密度几乎没有下降。
其他文献
推行利率市场化是我国深化金融改革的重要举措,经过多年的分步骤实施,我国于2013年取消了人民币贷款利率的限制并建立LPR体系引导市场贷款价格,人民币存款利率的限制随后于2015年取消,标志着我国利率市场化改革已进入尾声,各金融机构拥有了自主决定资金价格的权利。对经营传统存贷款业务的企业集团财务公司而言,利率市场化对财务公司的业务发展和经营能力产生了深刻的影响,一方面,利率市场化将使存贷款利差缩小,
学位
以假身份证缔结婚姻的法律属性属于婚姻登记瑕疵,由于立法的缺失,当前的司法实务解决此类争议纠纷十分混乱,民事救济方式与行政救济方式齐驱并骤,案件审判呈现分庭抗礼的趋势导致对婚姻效力的认定截然不同。面对理论和实践中的诸多疑难问题,人民法院处理此类婚姻登记瑕疵案件应作类型化区分,根据案件具体情形与瑕疵轻重程度适用不同的法律规则。建议除非缺乏法律对结婚行为的实质性要求,否则应参考“有效说”的原则规制存在程
学位
民进党政治文化代表着民进党核心的政治诉求和深层次的行为逻辑,关系到两岸和平发展和祖国统一大业的进程,是破解民进党发展动向的关键.先行研究大多只涉及民进党政治文化的某一组成部分,从整体视角对民进党政治文化进行全面性研究的文献和论述较少,故本文试图从相对宏观的视角研究民进党政治文化的核心构成、发展脉络、基本特征和所产生的结构性影响。本研究围绕民进党政治文化这一核心议题开展论述。首先,分析民进党政治文化
学位
公司的生命周期反映了公司由于可观察和不可观察因素的变化而产生的发展,同时也影响着企业的经营决策、盈利水平和盈利能力的可持续性。公司生命周期理论认为,公司会经历初创、成长、成熟、震荡、衰退等发展阶段,不同的生命周期阶段代表着公司在内部因素(如战略选择、管理能力)和外部因素(如竞争环境、宏观经济)影响下的演变路径。中国资本市场起步较晚,在蓬勃发展的过程中,也不可避免市场泡沫和金融危机的爆发,近20多年
学位
荧光粉对白光LED(wLED)的光学质量调控起着关键作用,但如何发现具有优越性能或崭新结构的新型荧光粉仍然是一个挑战。在本研究中,我们应用单颗粒诊断法筛选和寻找多元体系La-Sr-Si-O-N中的荧光粉,发现了宽带红色或橙色发光的荧光粉La26-xSrxSi41Ox+1N80-x:Eu2+/Ce3+(x=12.72-12.90)。单晶结构解析结果表明,La13.1Sr12.9Si41O13.9N6
学位
荧光粉转换白光发光二极管(pc-wLEDs)凭借其高效节能、环境友好、安全可靠等优点,被广泛应用于通用照明、液晶显示背光源、医疗照明等领域。但是,LED芯片在高电流密度驱动时存在严重的“效率滚降”问题,无法满足人们在高亮度照明与显示领域的需求。相较于LED,激光二极管(LD)不存在“效率滚降”问题,能够承受超过25kW.cm-2的功率密度。基于LD芯片的激光照明是公认的下一代大功率、高亮度固态照明
学位
随着航空航天工业不断发展,对于航空发动机的工作温度也有了更高的要求。目前,航空发动机中广泛使用的Ni基高温合金已经接近其使用温度极限。Co的熔点比Ni的熔点高出近40℃,近年来,在新型Co-Al-W基高温合金中也发现了类似Ni基高温合金中γ/γ’两相的共格强化机制,使得该类合金有望成为新一代的航空发动机高温合金候选材料。然而,新型Co基高温合金还存在高温强度较低、γ’相稳定性较差等问题,限制了其在
学位
图形化蓝宝石衬底(PSS)是目前应用最为广泛的发光二极管(LED)衬底,相比较于蓝宝石平片衬底,PSS能提高LED的光效指标约30%左右,已经接近理论极限水平。在目前PSS的商业生产条件下,进一步提升LED的光效水平,是企业界所关注的焦点。本论文在PSS基础上,制备一种新型的SiO2图形化蓝宝石衬底(SPSS),系统地研究了 SPSS对氮化镓(GaN)生长和LED性能的影响,验证了 SPSS在工业
学位
在信息爆炸的时代,推荐系统成为信息生产者与消费者之间供需匹配的桥梁。信息内容丰富且形式多样,这启迪了推荐系统的设计思路:可以融合多种内容信息,提升推荐质量。混合型推荐系统可以充分利用不同的信息源,发挥不同类型推荐系统的优点。本文研究了基于融合内容信息的混合型推荐系统,主要工作有:(1)改进基于内容的方法。传统的推荐系统利用用户给出的显式反馈单模态评分数据,学习到的表征存在偏差,给出的推荐会缺少多样
学位
随着航空航天领域的高速发展及先进结构材料服役环境的愈发苛刻,对于材料的热防护性能也提出了更高要求。先驱体转化法作为一种使材料从聚合物转变为无机陶瓷的独特工艺,不仅制备流程简单,其对于陶瓷组分的可控性,也使之能够更有针对性地提高陶瓷性能,进而更加适应于复杂的使用环境。因此,先驱体转化法无论是在纤维、薄膜、块体陶瓷亦或是多孔结构等方向均有着广泛应用。然而,由于先驱体在裂解过程中大量气泡的产生和热应力的
学位