【摘 要】
：
能源及环境问题是21世纪研究的热点问题。随着传统化石燃料的枯竭以及燃烧后产生的环境污染,开发新的、清洁的和可循环利用的能源（风能、太阳能、氢能）至关重要。其中氢能由于热值高、绿色可再生的优点成为常规燃料最有希望的替代品之一。在各种制氢策略中,水分解制氢策略脱颖而出。然而,电解水涉及四电子转移的阳极半反应——析氧反应（OER）,具有缓慢的动力学,需要较大的超电势才能提供可观的电流。因此开发高效廉价的
论文部分内容阅读
能源及环境问题是21世纪研究的热点问题。随着传统化石燃料的枯竭以及燃烧后产生的环境污染,开发新的、清洁的和可循环利用的能源（风能、太阳能、氢能）至关重要。其中氢能由于热值高、绿色可再生的优点成为常规燃料最有希望的替代品之一。在各种制氢策略中,水分解制氢策略脱颖而出。然而,电解水涉及四电子转移的阳极半反应——析氧反应（OER）,具有缓慢的动力学,需要较大的超电势才能提供可观的电流。因此开发高效廉价的OER电催化剂对于电解水制氢是至关重要的。金属有机框架（MOFs）是指由金属离子或者金属簇与有机配体连接而成的一种新型材料。由于其可调节的组成及结构、大的比表面积、优异的孔径分布在吸附、催化、传感等领域有着广泛的应用。与商用的贵金属电催化剂Ru O2和Ir O2相比,MOFs及其衍生的多孔非贵金属作为电催化剂能够更加有效地暴露活性位点,最大化电子传递,极大地提高了电催化性能。本论文选用可充当催化OER活性位点的过渡金属（如Fe、Co、Ni）作为金属离子源,选用对OER催化有利的含氮配体作为有机配体,分别通过两种不同的合成方法,制备出两种高效的OER电催化剂。主要内容如下:（1）以2-氨基对苯二甲酸为配体,Ni2+、Co2+、Fe2+为金属离子,采用一步溶剂热的方法,合成了一系列双金属、三金属的MOFs粉末状的材料。这些材料的结晶程度比较低,能够使催化位点很好地暴露出来。同时材料呈现出分层的孔网络,其中Ni Co Fe-MOF-2拥有大的比表面积(149.6 m~2 g-1),分层的纳米花状的形貌,这都有助于暴露MOFs催化剂的活性位点。我们用稀释后的Nafion溶液作为粘结剂,将得到的粉末状材料涂覆在玻碳电极上进行电化学测试。其中三金属Ni Co Fe-MOF-2的催化性能最好,在10 m A cm-2下的过电势为321 m V,优于商用Ru O2（379 m V）,Tafel斜率为48 m V dec-1,并且表现出良好的稳定性。三金属Fe、Co、Ni之间的协同作用可以优化电子结构从而提高催化性能,丰富了多金属催化剂的设计。（2）选用导电性能好、催化性能优异的Ni Sex/NF（NF:泡沫镍）作为三维导电基底,热稳定性以及化学稳定性都好的ZIF-67(2-甲基咪唑为有机配体,Co2+为金属离子)作为活性材料,利用原位生长的策略,在导电基底Ni Sex/NF上成功复合了活性材料ZIF-67,制备出自支撑材料ZIF-67/Ni Sex/NF,可将其直接用作工作电极来催化OER。我们对硒化NF时的Se含量、复合ZIF-67时Co2+以及2-甲基咪唑之间的摩尔比、溶剂比例这三个条件进行优化,选择出材料形貌最优、性能最佳的合成条件。合成的自支撑材料ZIF-67/Ni Sex/NF不需粘结剂,可直接作为工作电极进行电化学测试,避免了粘结剂带来的导电性差、稳定性不好的缺点。电化学测试证明了自支撑材料ZIF-67/Ni Sex/NF在高电流密度下表现出优异的催化性能,在电流密度50 m A cm-2下具有178 m V的低的过电势,低的Tafel斜率33.6 m V dec-1。高的催化性能得益于其独特的分层的纳米片阵列结构,金属之间的协同作用可以优化电子结构,Se的掺入也能够进一步提高材料的导电性。为设计自支撑型OER高效催化电极提供了新的思路。
其他文献
Au基纳米材料因其独特的物理化学性质被广泛应用于等离子体激元学、生物学、医学和传感等多个领域。特别是在催化领域中的应用引起了研究人员的广泛关注。大量的研究表明,Au基纳米材料可以高效催化各种化学反应,例如选择性氧化/加氢,碳-碳偶联反应等。这些反应在化学生产和医药卫生等方面具有重要价值。然而在合成Au基纳米材料时存在以下几个难点:一、如何减少制备过程中有机物的使用,使合成过程更加环保;二、如何有效
稀土元素（REE）在现代的科技与社会发展中起着举足轻重的作用,是重要的战略资源。相对于过渡金属而言,稀土金属元素具有更独特的电子结构,在光致发光、电和磁等方面表现出更优异的性能。近些年来,由于合成化学和晶体工程学的飞速发展,多核稀土簇合物的研究也一直受到科学家们的广泛关注。而手性分子作为自然界中普遍存在的结构特征,在生物、制药、化工等诸多领域中都有着巨大的研究价值。因此,将手性引入多核稀土簇合物中
锂离子电池是一种可再生能源系统,它因为具有优异的储能特性而被广泛应用在了便携式储能设备中。但是,由锂资源的短缺和分布不均导致的成本增加又严重限制了锂离子电池的发展。最近,钠离子电池由于在大型储能领域中表现出了很好的应用前景而开始成为了研究热点,其中对于钠离子电池隔膜的研究也是很重要的研究方向。隔膜是电池的重要组成部分,它会对二次电池的安全性以及稳定性都起到决定性的作用。聚烯烃微孔隔膜有着出色的电化
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是将燃料与氧气反应的化学能直接转换为电能的能量转化装置,其中氢燃料电池在汽车领域的应用备受关注。当前,全氟磺酸质子交换膜,如Nafion,是商用化PEMFC中质子交换膜的主流选择,但其高昂的成本与严苛的温、湿度要求限制了它的广泛应用,故寻找低价、高效的全氟磺酸质子交换膜替代物是目前PEMFC领域研究的重要课题。实验研究报道,受控的折叠型磺化聚乙烯膜表现出可以媲美Na
目的 分析乙型肝炎病毒（HBV）新型血清学标志物HBVRNA、HBV核心抗原相关抗原（HBcrAg）、HBV核心抗体（anti-HBc）及肝组织HBV总DNA（tDNA）、共价闭合环状DNA（cccDNA）在不同类型HBV感染中的检出特点。方法 纳入2017年1月-2019年12月在解放军总医院第五医学中心住院并接受肝组织活检的227例不同疾病类型的HBV感染患者，回顾性分析其临床资料，检测其血清
目的 了解甘肃省医疗机构医疗废物管理现状，发现存在的问题。方法 设计调查问卷，对甘肃省医疗机构医疗废物及时转运、防盗措施、岗前培训、定期体检和交接记录保存等管理现状进行调查，计算合格率。结果 共发放问卷613份，经过筛选后获得有效问卷540份，问卷有效率为88.09%。二级以下医疗机构医疗废物及时转运（＜2 d）合格率远低于二级和三级医院，分别为69.28%、83.83%和90.24%;不同级别医
近年来口服给药系统的构建为肝细胞癌（HCC）的治疗提供了新思路,口服给药具有方便简单,生物安全性好及患者顺从度高等优势。在众多天然口服药物载体材料中,海藻酸钙作为一种天然性多糖,具备无毒、生物相容性好及可生物降解等优势,能响应体内胃肠环境的p H变化发生溶胀将药物输送到小肠。然而,多数将海藻酸钙用作口服药物载体材料的研究局限于在小肠处在直接释放出化疗药物,仍存在化疗药物被吸收后因不具靶向功能而产生
近年来,随着人们对环境问题的日渐关注,一氧化碳（CO）的转化反应在环境污染的治理及能源材料的应用等领域的研究意义逐渐凸显。目前常用的一氧化碳转化方式有两类:一类是催化还原一氧化碳生成有价值的碳基化学品,这可以解决环境污染和资源短缺的难题;另一类是催化氧化一氧化碳生成二氧化碳,这类反应可防止电池电极中毒以及用于衡量催化剂的品质。实现上述过程的关键是探索高效廉价的催化剂,而单原子催化剂（SACs）因为
碳纳米锥（CNC）由于具有特殊π-共轭结构、较高的机械强度以及优异的电学性能,在储氢、催化以及非线性光学等领域展现出广阔的应用前景。本论文理论设计了金属修饰的碳纳米锥体系,一方面通过不同碱土金属（AEM）的修饰,分析碱土金属对碳纳米锥结构和非线性光学性质的影响;另一方面以金原子修饰的碳纳米锥Au2-CNC为例,从理论上探究外电场（EEF）对体系的结构和光电性质的调控作用。具体工作如下:（1）我们将
金属-有机框架（Metal–organic frameworks,简写为MOFs）材料是一类由金属离子（或金属团簇）和有机片段通过配位键连接而成的高度有序的多孔材料。在过去的二十多年里,MOFs材料的结构设计合成和性质探究已成为当今材料领域的研究热点之一。其中,将多种配体引入到一种MOF的结构当中是获得具有高复杂性和多功能的多元MOFs的有效途径。然而,精确控制MOFs的组成、结构和性能是非常重要