含Co MOF及其衍生物在能源环境材料中的应用
发布时间：2024-03-04 20:52
金属-有机框架材料是一种新型的复合型多孔材料,其由无机金属离子和有机配体连接而成。这种材料拥有巨大的比表面积,其孔径、颗粒尺寸可以调节,同时还可以对其进行功能化修饰。这些独特的性质使其在多个领域都有良好的应用前景。MOFs衍生物材料拥有MOFs所有的特质,由于其比表面积较大,在新兴起的能源领域被大量作为前驱体材料。根据不同的需求向前驱体中掺入其他金属离子,将掺杂后的混合物退火处理,退火后的材料被涂覆在电极表面,作为催化剂来降低电解水过程的能量损耗。MOFs材料孔径可调以及可功能化修饰的特质,使其在气体的分离、捕获领域有广阔的发展空间。本文主要研究了MOFs材料及其衍生物在析氧反应以及CO2、正丁烷、异丁烷气体的吸附、分离的应用。具体内容包括:(1)以ZIF-67作为前驱体,氯化钌作为钌源,首先制备了Ru交换ZIF-67非晶态复合材料,通过退火处理,最后形成了Co-掺杂的纳米棒电催化剂。对其进行XRD分析,了解其具体组成,进一步通过XPS、电化学性能测试、理论计算等方式分析了其催化活性来源,得到的是结论:钴掺杂RuO2纳米棒在10 mA cm<...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 金属有机框架
1.2.1 金属有机框架材料简介
1.2.2 金属有机框架材料的发展历程
1.2.3 金属有机框架结构的分类
1.2.4 影响金属有机框架结构合成结果的因素
1.2.4.1 温度效应
1.2.4.2 pH值效应
1.2.4.3 溶剂效应
1.2.4.4 模板法与添加剂法
1.2.5 金属有机骨架结构的特质
1.2.5.1 多孔性和高的比表面积
1.2.5.2 孔径可调
1.2.5.3 金属位点不饱和
1.2.6 MOF材料的合成方法
1.2.6.1 溶剂(水)热合成法
1.2.6.2 微波辅助合成法
1.2.6.3 液相扩散法
1.2.6.4 超声合成法
1.2.6.5 机械搅拌合成法
1.2.6.6 电化学合成法
1.3 MOFs衍生物在电催化制氢领域的应用
1.3.1 MOFs衍生物
1.3.2 电解水产氢
1.3.3 阳极析氧反应
1.3.4 OER性能测试标准
1.3.5 OER 催化剂
1.4 金属有机框架化合物在气体分离、捕获领域的应用
1.4.1 MOFs进行气体分离、捕获的机制
1.4.2 氨基功能化MOF的合成
1.4.2.1 氨基功能化MOFs材料的合成
1.4.3 氨基功能化MOFs结构的应用
1.4.3.1 气体的吸附、分离、捕获
1.4.3.1 .1 CO2的分离
1.4.3.1 .2 选择性吸附多碳类烯烃
1.4.3.2 膜分离
1.4.3.3 固相催化
1.5 选题背景及研究内容
1.5.1 选题背景
1.5.2 研究内容
第二章 钴掺杂Ru O2 纳米材料的制备及其在酸性析氧反应中催化性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器设备
2.2.2 制备ZIF-67 纳米颗粒
2.2.3 制备Ru交换的Ru-ZIF-67 前驱体
2.2.4 制备钴掺杂的Ru O2 纳米棒
2.2.5 样品表征
2.2.6 电化学析氧性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Ru-ZIF-67 和 Co 掺杂 Ru O2 纳米棒的合成与表征
2.3.2 在强酸性介质中的OER活性
2.3.3 OER活性增强机制
2.3.4 DFT计算
2.4 小结
第三章 氨基功能化MOF Co2(abim)(im)3 的制备及其CO2 吸附、n-C4H10和iso-C4H10分离性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验所用试剂以及测试仪器
3.2.2 实验内容
3.2.3 MOF结构和性能的表征手段及分方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 Co2(abim)(im)3 的单晶衍射结果分析
3.3.2 Co2(abim)(im)3 的骨架结构的讨论
3.3.3 Co2(abim)(im)3 热稳定性的分析
3.3.4 化学稳定性的分析
3.3.5 Co2(abim)(im)3 的比表面积和孔径分布
3.3.6 Co2(abim)(im)3的CO2 吸附性能讨论
3.3.7 Co2(abim)(im)3 用于正丁烷、异丁烷的分离
3.4 小结
第四章 总结及展望
4.1 总结
4.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3919155
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 金属有机框架
1.2.1 金属有机框架材料简介
1.2.2 金属有机框架材料的发展历程
1.2.3 金属有机框架结构的分类
1.2.4 影响金属有机框架结构合成结果的因素
1.2.4.1 温度效应
1.2.4.2 pH值效应
1.2.4.3 溶剂效应
1.2.4.4 模板法与添加剂法
1.2.5 金属有机骨架结构的特质
1.2.5.1 多孔性和高的比表面积
1.2.5.2 孔径可调
1.2.5.3 金属位点不饱和
1.2.6 MOF材料的合成方法
1.2.6.1 溶剂(水)热合成法
1.2.6.2 微波辅助合成法
1.2.6.3 液相扩散法
1.2.6.4 超声合成法
1.2.6.5 机械搅拌合成法
1.2.6.6 电化学合成法
1.3 MOFs衍生物在电催化制氢领域的应用
1.3.1 MOFs衍生物
1.3.2 电解水产氢
1.3.3 阳极析氧反应
1.3.4 OER性能测试标准
1.3.5 OER 催化剂
1.4 金属有机框架化合物在气体分离、捕获领域的应用
1.4.1 MOFs进行气体分离、捕获的机制
1.4.2 氨基功能化MOF的合成
1.4.2.1 氨基功能化MOFs材料的合成
1.4.3 氨基功能化MOFs结构的应用
1.4.3.1 气体的吸附、分离、捕获
1.4.3.1 .1 CO2的分离
1.4.3.1 .2 选择性吸附多碳类烯烃
1.4.3.2 膜分离
1.4.3.3 固相催化
1.5 选题背景及研究内容
1.5.1 选题背景
1.5.2 研究内容
第二章 钴掺杂Ru O2 纳米材料的制备及其在酸性析氧反应中催化性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器设备
2.2.2 制备ZIF-67 纳米颗粒
2.2.3 制备Ru交换的Ru-ZIF-67 前驱体
2.2.4 制备钴掺杂的Ru O2 纳米棒
2.2.5 样品表征
2.2.6 电化学析氧性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Ru-ZIF-67 和 Co 掺杂 Ru O2 纳米棒的合成与表征
2.3.2 在强酸性介质中的OER活性
2.3.3 OER活性增强机制
2.3.4 DFT计算
2.4 小结
第三章 氨基功能化MOF Co2(abim)(im)3 的制备及其CO2 吸附、n-C4H10和iso-C4H10分离性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验所用试剂以及测试仪器
3.2.2 实验内容
3.2.3 MOF结构和性能的表征手段及分方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 Co2(abim)(im)3 的单晶衍射结果分析
3.3.2 Co2(abim)(im)3 的骨架结构的讨论
3.3.3 Co2(abim)(im)3 热稳定性的分析
3.3.4 化学稳定性的分析
3.3.5 Co2(abim)(im)3 的比表面积和孔径分布
3.3.6 Co2(abim)(im)3的CO2 吸附性能讨论
3.3.7 Co2(abim)(im)3 用于正丁烷、异丁烷的分离
3.4 小结
第四章 总结及展望
4.1 总结
4.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3919155
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