【摘 要】
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电催化分解水被认为是推动太阳能,风能等可持续能源从电力转化为洁净氢燃料的实用策略。为了实现大规模制氢,开发低成本、高效、稳定的电催化剂至关重要。金属有机框架（MOF）及其衍生物由于具有大的表面积、丰富的活性中心而被证明是高效的水分解催化剂。本文研究了MOF衍生的纳米超结构材料在电催化中的应用。探索了MOF纳米材料的合成方法,进一步通过衍生化制备了不同类型的电催化剂,提升了其电催化活性和稳定性。此研
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电催化分解水被认为是推动太阳能,风能等可持续能源从电力转化为洁净氢燃料的实用策略。为了实现大规模制氢,开发低成本、高效、稳定的电催化剂至关重要。金属有机框架（MOF）及其衍生物由于具有大的表面积、丰富的活性中心而被证明是高效的水分解催化剂。本文研究了MOF衍生的纳米超结构材料在电催化中的应用。探索了MOF纳米材料的合成方法,进一步通过衍生化制备了不同类型的电催化剂,提升了其电催化活性和稳定性。此研究为电催化水分解提供了一些新的思路。（1）将不同比例的金属Co,Fe盐溶液加入4,6-嘧啶二羧酸溶液中,通过常温搅拌的方法,合成了CoxFey-MOF复合结构,接着将合成的双金属MOF材料热解磷化,制备了CoxFeyP@CN层状复合材料。将合成好的材料用配制好的导电粘合剂负载到1cm~2的石墨片上制成工作电极,在以1M的KOH溶液为电解液的电解池中测试其析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的性能。在OER性能测试中发现Co3Fe1P@CN在过电位为10 m A·cm-2的电流密度下,其电压为294m V。在HER性能测试中Co3Fe1P@CN在过电位为10 m A·cm-2的电流密度下,其电压为161 m V。（2）在上一章的探索基础上,采用Ni/Co双金属,制备了CoxNiyP@NC双功能电催化剂。使得电催化OER,HER性能得到了进一步的提升。研究表明,对于优化的Co0.82Ni0.18P@NC电催化剂,HER和OER的过电位在10m A·cm-2时分别低至140m V和280mV。此外,全分解水（OWS）可以在1.67 V的电压下启动。这种MOFs限制热解磷化策略衍生出的Co0.82Ni0.18P@NC电催化剂具有活性高、成本低、耐用性好等优点,在水分解领域具有广阔的应用前景。（3）将配体二氢-1,2,4,5-四嗪-3,6-二羧酸溶液和过渡金属盐溶液混合。以水和N’N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用水热法合成纳米片结构的CoxFey-MOF材料,将其磷化后制备的过渡金属磷化物（TMP）用做电催化剂,电催化性能较为良好,其中优化的样品Co3Fe1-P的OER过电位在10mA·cm-2时低至223mV。
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