發(fā)布時間：2016-12-08 10:22

  本文關(guān)鍵詞：過渡金屬納米復(fù)合材料的合成及其電催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京化工大學(xué)》 2015年

過渡金屬納米復(fù)合材料的合成及其電催化性能研究

李甜  

【摘要】：以過渡金屬元素為基礎(chǔ)設(shè)計合成復(fù)合材料作為電催化電極材料的研究受到電化學(xué)科研工作者的廣泛關(guān)注。本論文圍繞Ni、Co、Fe基納米復(fù)合材料及其電催化性能研究展開一系列研究工作。論文主要研究工作及結(jié)果如下：第一,提出了兩步法制備多級NiCoFe水滑石納米陣列并用于電催化析氧反應(yīng)(OER)的實驗思路。通過水熱法,首先在泡沫鎳上生長了均勻的一級鈷酸鎳納米線結(jié)構(gòu),以得到的鈷酸鎳納米線為模板加入Fe源進行二次水熱,得到鈷酸鎳納米線@鎳鈷鐵水滑石納米片(H-LDH)多級水滑石納米陣列,并將納米陣列作為電催化電極材料應(yīng)用到析氧反應(yīng)中,研究了其OER性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)多級結(jié)構(gòu)NiCoFe水滑石納米陣列復(fù)合材料有著比一級納米線及NiCoFe水滑石納米顆粒具有更好的OER性能,體現(xiàn)了多級結(jié)構(gòu)及陣列結(jié)構(gòu)作為電催化劑材料的優(yōu)勢。探索了Fe3+的加入量對材料OER性能的影響,當加入的Fe(NO3)3·9H2O量為1 mmol時所得H-LDH-1納米陣列表現(xiàn)出最好的OER性能,即最小的過電位為0.23 V,塔菲爾斜率為53 mv/dec。第二,提出了以有機金屬框架MOF材料為模板一步煅燒法制備鉆基碳復(fù)合材料并用于電催化氧還原反應(yīng)(ORR)的實驗思路。以含Co的MOF (ZIF-67)為模板,在惰性氣氛下控制煅燒溫度,合成了鈷元素均勻負載在氮摻雜碳上的中空結(jié)構(gòu)材料,對煅燒后的材料進行了ORR性能的研究,探究了煅燒溫度對材料ORR性能的影響,其中以在700℃煅燒溫度下得到的材料表現(xiàn)出了最好的ORR性能,氧還原電位為0.88 V,擴散電流為4.25 mA/cm2.第三,提出了以雙金屬MOFs為模板制備碳復(fù)合材料并用于電催化還原反應(yīng)的實驗思路。分別以Co(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O為Co2+、Zn金屬離子來源、二甲基咪唑為有機配體合成雙金屬有機金屬框架ZIF-67。其次,以摻雜了不同量Zn2+的ZIF-67為模板,煅燒得到了鉆單質(zhì)及鈷酸鋅(ZnxCo3-xO4)顆粒均勻負載在碳上的復(fù)合材料(Znx/Co3-x@C),對煅燒后的材料進行了ORR性能的研究,探究了Zn2+摻雜量對材料ORR性能的影響,其中以在Zn0.5/Co2.5@C材料表現(xiàn)出了最好的ORR性能,氧還原電位為0.90 V,擴散電流為5.1 mA/cm2。Zn2+的摻雜提高了復(fù)合材料的ORR性能,說明合適的離子摻雜對材料ORR性能的影響,為開發(fā)新型ORR材料提供了依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;O643.36
【目錄】：

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