【摘 要】
：
“碳中和”战略下,电化学氧化还原反应是未来可再生清洁能源大规模贮存与化学转化的基石,特别是电催化分解水在其中发挥核心作用。相对于目前被广泛研究的晶态电催化剂,无定形材料拥有大量缺陷结构,能够暴露充足活性位点、内在孔隙利于物质迁移,为推进高效电催化水分解提供了全新机遇,但相关研究仍处于起步阶段,尤其是3d金属无定形全水解电催化剂的定向制备及性质调控面临极大挑战。本论文充分利用金属有机框架的结构调控优
论文部分内容阅读
“碳中和”战略下,电化学氧化还原反应是未来可再生清洁能源大规模贮存与化学转化的基石,特别是电催化分解水在其中发挥核心作用。相对于目前被广泛研究的晶态电催化剂,无定形材料拥有大量缺陷结构,能够暴露充足活性位点、内在孔隙利于物质迁移,为推进高效电催化水分解提供了全新机遇,但相关研究仍处于起步阶段,尤其是3d金属无定形全水解电催化剂的定向制备及性质调控面临极大挑战。本论文充分利用金属有机框架的结构调控优势、配位键化学易扰动性,以及多孔框架的模板效应,探索新型无定形电催化剂制备和性能调控。合理选择[M3（COO）6]线型簇MOF为模型,研究单金属、双金属和三金属MOF制备,利用碱诱导MOF转变为无定形氢氧化物并实现高值配体回收;利用X-射线单晶衍射,PXRD,XPS,TEM,SEM,红外,热重,拉曼,核磁,吸附,电化学测试等一系列表征手段分析了 MOF及衍生无定形电催化剂的组成及结构;探究了无定形氢氧化物的OER、HER性质及金属掺杂性能调控,所得结果为新型无定形电催化材料的分子定制提供了新思路和有效策略。（1）利用三角形羧酸配体[1,1’-biphenyl]-3,4’,5-tricarboxylic acid（简称H3bpt）和Ni2+构筑3,6连接拓扑网线型三核簇基MOFO得益于Ni-MOF中八面体配位几何结构对不同3d金属离子的广泛兼容性,可实现分子层次可控金属掺杂并成功制备双金属NiFe-MOF。通过高浓度氢氧化钾的碱溶液诱导MOF原位转化生成[Ni（OH）2（H2O）0.6]·H2O（a-Ni（OH）2）新型无定形电催化剂,以及金属掺杂衍生物a-Ni0.77Fe0.23（OH）2和a-Ni0.65Fe0.35（OH）2。高值有机配体H3bpt完全溶解在碱性溶液中,并可通过随后的酸化回收用于循环利用。无定形电催化剂丰富的催化活性位点赋予了其在OER和HER中良好的性能。a-Ni0.65Fe0.35（OH）2包覆在泡沫镍上,在10 mA·cm-2的电流密度下,OER和HER过电位低至247 mV和99 mV,并且可以在电池电压仅为1.60 V的情况下实现耐久全水解。（2）制备NiCo双金属MOF以及NiCoFe三金属MOF,发现Ni0.3Co0.7-MOF和Ni0.66Co0.17Fe0.17-MOF在酸碱以及水溶液中的结构亚稳性。将原合成Ni0.3Co0.7-MOF以及Ni0.66Co0.17Fe0.17-MOF包覆在泡沫镍上,其在碱性环境下直接转变为双金属和三金属无定形氢氧化物电催化剂。无定形a-Ni0.3Co0.7（OH）2催化剂在10 mA·cm-2电流密度下,OER显示285 mV的低过电位,而无定形a-Ni0.66Co0.17Fe0.17（OH）2催化剂在电流密度为10 mA·cm2时,OER显示236 mV的超低过电位,实现了优异的OER电催化性能。对无定形电催化剂a-Ni0.3Co0.7（OH）2和a-Ni0.66Co0.17Fe0.17（OH）2进行一系列结构表征,发现其优异的电催化性能得益于异金属协同以及缺陷和层间孔隙带来的丰富催化位点。
其他文献
目前市场上的水处理剂以铝盐和铁盐为主,相比较铝盐水处理剂,铁盐水处理剂具有适用条件范围广、原材料来源广泛等优点。但铁盐水处理剂投加量少则不足以达到预期的混凝效果,投加量过多又会导致水体返色。本实验通过单因素实验,确定了铁盐混凝剂投加量、水样pH、水样温度、混凝反应沉降时间和铁盐混凝剂稀释的最佳条件范围,然后根据单因素实验结果进行正交实验和响应曲面优化分析,经优化分析后得到铁盐混凝剂的最佳投加条件,
无节制使用化石燃料造成大气中二氧化碳（CO2）浓度持续升高,进而引发环境问题,阻碍人类可持续发展,应对碳循环失衡是各国的共同责任和挑战。然而,CO2作为重要碳源及C1化学反应基础,在制备高附加值燃料方面极具应用潜力。由于CO2具有化学惰性,传统转化需要在高温、高压条件下完成,差强人意的效率及苛刻的反应条件难以满足实际需求。利用取之不尽、用之不竭的太阳能量进行CO2转化的光催化技术受到广泛关注。然而
文章设计了一个可以测量并显示信号源输出的被测信号调制度等参数，自主识别并显示被测信号的调制方式（AM、FM、CW），输出解调信号的信号调制度测量装置。作品以TI C2000系列的F28379 DSP为主控制器，使用F28379内置的16 bit 1.1Msps SAR ADC在差分模式下进行信号采集。模拟前端包括DDS本振输出和混频器组成的超外差式接收系统，以及一级比较器、一级分频器和一级单端转差
水体中氮的富营养化问题凸显,严格控制氮的排放是解决这一问题的关键。生物膜法脱氮工艺中的硝化反硝化对脱氮起着关键作用。但是反硝化过程中常会出现碳源不足导致脱氮效率低的问题。传统做法是外加碳源,无疑的增加了处理成本。故此固体释碳填料应运而生。但是这种添加碳源的方式还存在一些不足,如释碳过快、释碳量过大、填料强度小、出水水质不稳定等。本论文针对这一问题进行了一系列的研究。首先进行了碳源筛选,选择碳量足、
随着工业的不断发展,水环境中新型污染物的数量日益增加,研究发现,典型的新型污染物双酚A和四环素在水中的检出浓度越来越高,对环境产生严重危害,因此迫切需要寻找一种高效处理水中新型污染物的方法。由于半焦来源广泛且比表面积较大,因此选用半焦为原料制作吸附剂,研究对双酚A和四环素的吸附性能。以府谷半焦为原料,通过水蒸气活化、碳酸钾活化及碳酸钾/水蒸气联合活化三种活化法制备改性半焦活性炭（SC900、K2C
大气棕碳是大气气溶胶中具有吸收近紫外和可见光能力的复杂有机物质,它能影响地气系统的能量收支,加剧温室效应,同时对气溶胶光化学反应具有潜在的驱动效应。由此可见,大气棕碳除了对全球气候、大气光化学有影响,与人体健康也密切相关。目前,大气棕碳已经被证实可以形成三线态棕碳并产生活性氧,对大气气溶胶的老化过程具有重要潜在贡献。此外,有研究表明,金属离子容易与棕碳中的水溶性有机质形成络合物,从而影响其光化学反
烟碱类农药（Neonicotinoid Pesticides,NPs）是继有机氯和有机磷之后目前广泛使用的一类杀虫剂农药。陕西作为一个农业大省,在农业迅速发展的同时也无法避免农药污染问题,再加上陕北、关中和陕南3个地区不同自然条件的差异,可能会导致农药污染问题更为复杂和不确定。已有较多学者对陕西省农田土壤及农产品中农药污染问题开展了相关研究,但主要集中在有机氯、有机磷等传统典型农药,而关于陕西不同
酚类有机物是一种危害极大的难降解有机污染物,常在工业生产及医疗废水中存在,具有致畸致癌致突变的“三致”毒性。因此,利用一种绿色环保、成本低廉的处理技术对其进行有效去除有重要意义。光催化氧化法是利用光化学反应,在光催化剂的作用下产生的氧化还原反应,具有绿色、环保、成本低廉等优点。但存在催化剂带隙较窄,电子-空穴易复合等不足。本文通过构建了系列层状硅酸锌-FeOx（铁氧化物）复合材料,进一步评价了不同
随着我国经济的飞速发展,人们对于水的需求也越来越高,污水厂的能耗问题也日益凸显,在废水的处理过程中,其中能耗最大的是污水曝气系统,曝气系统的节能改进对降低污水处理厂的能耗有着举足轻重的意义。本文参考了影响氧传质的各种理论与因素,依据不同的运行条件设计了两种第三代供气式射流曝气器,第三代一型射流曝气器运行条件为低气、低水流量;第三代二型射流曝气器是在高于第三代一型的工况下运行。本文使用多软件联合进行
在快速发展的当今社会,中国在涂料与涂层材料的生产和消费中扮演着重要角色。传统涂料主要是通过隔绝基材与外界环境接触起保护作用,但忽略了细菌等微生物对涂层本身及基材的损害,如造成基材腐蚀等问题。这些损害会引起严重的经济损失和不可逆的安全事故,所以对抗菌涂料的研发势不可挡。抗菌涂层可防止细菌等微生物对涂层自身及基材造成破坏。因此,它既要能防止细菌的粘附,也要有表面接触杀菌和释放抗菌剂的能力,从而达到抑制