微液滴法连续合成二维金属有机框架材料的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sandybobo
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
2D MOFs纳米材料由于其独特的尺寸效应、多孔结构、高孔隙率和高比表面积,在电催化析氧反应、析氢反应、催化等领域具有很好的应用前景,近些年来得到了广泛研究。然而现有的制备2D MOFs纳米材料的方法,存在合成步骤复杂、产率低、得到的纳米材料不稳定等局限因素,所以不利于2D MOFs纳米材料的可控以及高效率合成。微液滴连续合成是近些年来出现的一种新型材料合成的反应方法。基于微液滴反应过程中,反应条件灵活可控、液滴传热传质速率快、混合效率高、液滴流动旋转反应等优势,使得微液滴法在合成2D MOFs纳米材料领域具有非常好的前景。本论文中,通过操控反应液滴在装置中的反应时间,研究了2D MOF的生长机理和结晶过程,设计合成了一系列具有不同金属比例的双金属2D MOFs纳米材料,研究它们的结构与性能之间的构效关系。(1)在微液滴反应条件下,通过调节反应时间,成功得到了一系列处于不同生长状态下的2D CuBDC MOFs。通过对不同生长状态下的CuBDC形貌和结构进行表征分析,结果表明,纳米级的CuBDC初始颗粒通过定向附着晶化过程(CPA)形成了表面粗糙且多孔的CuBDC纳米片,随着反应时间的延长,粗糙多孔的CuBDC纳米片在Ostwald熟化作用以及2D材料层间作用力下,逐渐的演化成具有光滑表面的块状CuBDC结构。其中,特殊的粗糙多孔纳米片结构有效的提高了α-羟基苯乙酮和邻苯二胺的催化反应效率。(2)在固定不变的微液滴反应时间下,通过调节反应液中双金属源的比例,成功制备了一系列具有不同镍钴金属比的2D MOF纳米材料且由于金属杂原子对材料生长取向的影响作用,它们具有不同的形貌结构。其中Ni/Co比值为1:2时,得到的MF-Ni1Co2BDC分层纳米结构具有超大的纵横比,在碱性条件下表现出了优异的电催化析氧性能。析氧反应中获得10 m A·cm-2的电流密度时仅需要300 m V的过电位,塔菲尔斜率仅为68 m V·dec-1,这要优于相同测试条件下实验室测得的商用贵金属催化剂Ru O2和微液滴法所制备的一系列其他的MOFs分层纳米结构催化剂,并且具有良好的稳定性。
其他文献
本文以煤/重油加氢共炼残渣为原料,采用溶剂抽提得到甲苯可溶物,并对其进行预碳化处理,通过扫描电镜、热重和偏光显微等手段对甲苯可溶物及预碳化后产物的组成及形貌进行表征。根据表征结果,确定以预碳化后产物作为模板法制备中孔炭材料的原料,考察模板剂种类及配比、反应温度和反应时间等因素对产物组成结构及形貌的影响,并对产物的电化学性能进行测定;同时,确定以甲苯可溶物作为化学活化法制备微孔炭材料的原料,考察了活
学位
经济的快速发展以及巨大的能源需求造成了化石燃料的快速消耗和二氧化碳的大量排放。发展新型能源是实现不可再生资源可持续利用,减少二氧化碳排放的必由之路。随着对先进储能系统的迫切需求,经济、环保、具备高能量密度的电化学储能系统受到了越来越多人们的关注。可充电的锌-空气电池以其显著的理论容量、低成本和环境友好性吸引了人们的研究兴趣。锌-空气电池的标准电动势为1.65 V,实际条件下充电和放电电压距离该值有
学位
含油污泥是石油行业产生的危险固体废弃物,有着存量多、增量大、毒性强等特点,如不加以处理,将对环境和人体造成巨大危害。热解是实现含油污泥无害化和资源化的有效手段,本论文利用微波加热技术对含油污泥进行深度干化处理和热解机理研究。采用工业分析、元素分析、GC-MS、XRF、XRD等手段对含油污泥的基本组成与性质进行分析。结果显示,含油污泥中水、油、固的含量分别为47.7%、29.2%、23.1%;含油污
学位
膜分离作为高效环保的新兴分离技术越来越受到学术界和工业界的重视,传统的聚酰胺分离膜是由均苯三甲酰氯(TMC)和哌嗪(PIP)或间苯二胺(MPD)在超滤基膜上通过界面聚合反应制备的,尽管传统分离膜性能优异但依然无法完全满足不同场景的实际应用要求。本研究旨在扩大酰氯单体范围,合成一种新型酰氯单体并通过界面聚合制备聚酰胺膜,探讨酰氯结构变化对聚酰胺膜结构和性能的影响。本文设计合成新型的酰氯单体3,3,4
学位
锂离子电池(锂电)的高能量密度、长循环寿命加速了其产业化,同时锂盐的匮乏、安全性低等问题也使得锂电的发展到了瓶颈期。钠离子电池(钠电)作为锂电较有前途的替代品迎来了研发热潮,钠源的低成本减小了钠电的造价,较高的氧化还原电势提升了安全性;这都利于将钠电用到规模储能中。然而,钠电由于较高的氧化还原电势而固有的能量密度低,倍率能力差的问题使得钠电很难根本上媲美锂电。同时,钾离子电池(钾电)较低的氧化还原
学位
线控底盘是高阶自动驾驶技术落地的保障,电子机械制动系统是真正意义上的纯线控制动,完全摒弃液压/气压装置,实现人车解耦,易于集成电子驻车制动、防抱死制动系统、电子稳定控制、牵引力控制、自动紧急制动等自动驾驶系统功能,提升车辆主动安全性和操纵稳定性,是高级别自动驾驶技术的理想制动执行机构。但是由于系统可靠性、功能安全及成本等原因仍未规模量产应用。报告对电子机械制动系统典型结构设计原理,系统冗余设计方案
期刊
随着全球能源的日益消耗,人类面临着能源消耗殆尽的巨大压力,而且在石油化石资源的使用过程中也伴随着严重的环境污染问题。由于木质素具有储量丰富、可再生等特点引起了广大研究者的关注。因此对木质素进行催化加氢脱氧处理具有重要研究意义。本论文以愈创木酚为模型化合物研究了在碱性水相环境下催化剂对愈创木酚的加氢脱氧反应;设计了一种两步法反应,为愈创木酚的加氢脱氧反应提供了一个新的思路。以椰壳炭为催化剂载体,采用
学位
报纸
随着全球工业迅速发展、纺织、化妆品、橡胶、印刷等行业排放的有机染料废水日益增多。这些有机染料废水会破坏水生生态环境,因此寻求有效的方法处理有机染料废水具有重大意义。当前处理染料污水的手段有很多,如吸附、化学催化等。但是目前常用的吸附手段不能有效分解废水中的有机染料。因此,低能耗易操的的化学催化法不失为一种好的方法。值得注意的是,由于良好的物理化学性质,钯基(Pd)贵金属纳米粒子可作为优异的催化剂来
学位
氮掺杂碳材料独特的物理化学性质使其在催化、电催化等领域的应用有着巨大的潜在价值。碳材料的制备原料多种多样,但寻找低廉易得的碳源和氮源具有重要的现实意义。随着世界能源需求的增加,作为常规石油重要补充之一的页岩油,其加工利用日益受到重视,但页岩油中含量相对较高的含氮化合物,会给页岩油的清洁高效转化带来诸多挑战。将页岩油中的含氮化合物脱除,不仅可以显著改善页岩油的品质,而且分离得到的含氮化合物可能是合成
学位