锆卟啉MOF热转化制备单原子催化剂及其在电化学合成氨中的应用

发布时间：2024-05-15 04:44

　　以氮气为原料合成氨对于人类的生活意义重大。氨既可以作为原料生产化肥和药物,又能作为潜在的燃料。目前工业上合成氨主要依赖哈珀法,但是该法耗能巨大,而电催化合成氨条件温和且污染小,因而具有一定的应用前景。目前电催化合成氨面临的问题是竞争析氢反应严重制约了氨的产量,因而制备氮还原性能高、抑制析氢的催化剂迫在眉睫。单原子催化剂由于其优异的催化性能,在不同类型的催化反应中使用广泛。另外单原子催化剂活性位点结构明确,便于机理研究。在电催化氮还原反应中,单原子催化剂可以抑制析氢反应,另外充分暴露的活性位点也助于提升氮还原反应的活性。金属有机框架(MOFs)由于其结构明确、比表面积高和可修饰性强等优势,是制备单原子催化剂的理想载体。卟啉基MOF其卟啉配体可以为金属离子提供更多的配位点,同时赋予MOF更多的功能。以卟啉基MOF衍生构建单原子催化剂不依赖于微孔对单原子的限域作用,可以进一步提高传质。基于以上考虑,本论文开展了以下两方面研究:1.基于卟啉基金属有机框架(PCN-222)结构的均一性以及合成上的可调整性,制备出一系列单原子催化剂Fei-N-C、Co1-N-C和Nii-N-C。在电催化合成氨中,...

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【部分图文】：

图1.1(a)N心困专[C诸伽e3叩ba》]3}·54H20以及伪)Pd4簇的空间结构16]

宄早己从简单地报道新结构延伸到ＭＯＦｓ在各个领域的应用。??１．１．１确定的结构??ＭＯＦｓ材料具有结构明确且高度有序的晶体结构，这得益于以下两个方面。??首先，参与ＭＯＦｓ构建的单元一有机配体本身结构明确；另外，有机配体分??子可以和金属离子或者簇有序组装成规则的拓扑结构。基于....

图１．３?Ｐｄ／ＵｉＯ－６６＠ＰＤＭＳ复合物的制备过程［１８］??

对ＭＯＦｓ的修饰还可以扩展到ＭＯＦ的表面。Ｈｕａｎｇ等人以ＣＶＤ为手段，??在钯／ＵＤ－６６复合物的表面包裹聚硅氧烷（ＰＤＭＳ），获得的材料具有优异的疏??水性（见图１．３），接触角最大可以达到１４０。。该材料对于苯乙烯加氢的活性和??稳定性远优于未经过ＰＤＭＳ处理的对照样品，这....

图１．４双金属策略构建的ＯＲＲ催化剂［２８］??除了使用ＺＩＦ体系作为前驱体衍生制备ＯＲＲ催化剂外，一些含铁的ＭＯＦ，??ＭＩ－Ｆｅ、－１１Ｆ－卩Ｍ

限的比表面积限制传质；而ＺＢＦ－８热解后得到的碳比表面积高。基于此，Ｃｈｅｎ??等人合成了锌－钴双金属ＺＩＦ，热解后的产物继承了?ＺＩＦ－６７和ＺＩＦ－８各自的优点??（见图１．４），具有与商业钿碳相当的ＯＲＲ性能。当材料经过进一步磷化处理后，??５??

图１．６?ＭＯＦ衍生得到的（ａ）单原子镍［５１］和（ｂ）单原子铁催化剂［５２］??除了产生液相产物外，利用单原子催化剂，还可以高选择性地得到ＣＯ产??

除了产生液相产物外，利用单原子催化剂，还可以高选择性地得到ＣＯ产??物。Ｚｈａｏ等人热解Ｎｉ（Ｎ〇３）２＠ＺＩＦ－８的复合物，得到了单原子Ｎｉ分散于氮掺杂??多孔碳的催化剂（见图１．６（ａ））。该材料具有较好的Ｃ０２还原性能，在－０．９?Ｖ时??到ＣＯ的法拉第效率超过７０％，对应....

本文编号：3973923