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金属-有机骨架材料(MOFs)是一种具有多孔结构的晶体复合材料,它由金属离子与有机官能团有序配位而成,具有永久的孔结构、大的比表面积、可调节的孔径尺寸等性质,以上特性使MOFs材料成为一种良好的模板化的复合材料。此外,金属离子与有机基团的多样性,使MOFs材料具有可调节的结构及元素组成。作为配体的有机官能团中含有丰富的C、N元素,根据报道,不同元素之间的掺杂作用会使材料的催化性能得以提高。过渡金属磷化物具有良好的导电性,是一种已报道的不含贵金属的电解水的催化剂,在OER和HER催化反应中得到广泛的应用。本课题目的在于利用MOFs材料作为模板剂,经过磷化反应制得相应的磷化物催化剂。本实验中首先利用水热法,以四水乙酸钴和乙酰丙酮镍为金属离子源、对苯二甲酸为配位剂、PVP为表面活性剂,在DMF和水的混合溶液中合成出了 NiCo-MOF材料。将制得的NiCo-MOF与NaH2PO2反应制得表面包覆一层碳膜的颗粒状的双金属磷化物Ni2P-CoP。在0.5M的H2SO4溶液中进行HER测试,过电势为-104mV,Tafel斜率为63mV/dec; 0.1M的KOH溶液进行OER活性测试,过电势为320 mV,Tafel斜率为63mV/dec,并且在HER和OER活性测试中,材料均具有很好的稳定性。通过面扫和HRTEM测试,发现材料中Ni、Co、P是均匀分布,并且Ni2P和CoP是紧密聚集在一起的。对比Ni2P-CoP、Ni2P、CoP、机械混合的 Ni2P+CoP 的 HER 和 OER 活性,发现Ni2P-CoP的电解水的活性最好,证明了 Ni2P-CoP中的协同作用促使其活性优于其他催化剂。本实验中,还制备了一种含有Fe、Ni元素的MOF-5材料。调节Fe、Ni元素的摩尔比,发现材料由立方块结构变成立方块8个角处长棒的复合结构,并且发现当Fe/Ni的值越大时棒越粗、数量越多。BET的测试结构显示当Fe/Ni为1:2时,材料具有最大的比表面积和平均孔径,分别为507.3 m2/g和14 nm,随着Fe/Ni的值变大材料的比表面积和平均孔径都下降。将制备的FeNi-MOF-5与NaH2P02在350 ℃下反应3 h,制得Fe、Ni的双金属磷化物,发现材料的形貌能够保存。在0.5M H2SO4的溶液中进行HER活性测试,当Fe/Ni为1:2时活性最好过电势为-254 mV,Tafel斜率为96 mV/dec。