【摘 要】
:
金属有机骨架材料(MOFs)是一种有机无机杂化的新型多孔材料,其优势表现在丰富的介孔和微孔以及不同的孔形状(笼状和渠道),使其具备较大的比表面积、较多的不饱和活性位点、较低的材料密度和易被修饰等优点,在近二十年内受到了人们广泛的关注,大量应用于气体吸附与分离、传感器、生物医学、催化、能量储存和释放等领域。在众多形貌的MOFs材料中,花型形貌的MOFs材料逐渐受到人们的关注。微/纳米花是由纳米片有序
论文部分内容阅读
金属有机骨架材料(MOFs)是一种有机无机杂化的新型多孔材料,其优势表现在丰富的介孔和微孔以及不同的孔形状(笼状和渠道),使其具备较大的比表面积、较多的不饱和活性位点、较低的材料密度和易被修饰等优点,在近二十年内受到了人们广泛的关注,大量应用于气体吸附与分离、传感器、生物医学、催化、能量储存和释放等领域。在众多形貌的MOFs材料中,花型形貌的MOFs材料逐渐受到人们的关注。微/纳米花是由纳米片有序组装形成的微/纳米颗粒,充分暴露在外的纳米片使得微/纳米花具备较高的比表面积、较多的活性位点和有利于电荷传输的介孔与微孔,因此微/纳米花在催化、传感与能量储存和释放等领域有很好的应用前景。由此可以预见的是将MOFs材料和微/纳米花结合起来会得到性能更加优越的材料,具备较为广阔的研究前景。本论文通过简单的室温沉淀法合成出形貌规整的Co-MOF微米花。实验过程中,金属离子溶液滴入有机配体溶液表面,在水平方向生成二维纳米片,在合适的实验条件下这些纳米片进一步地交叉叠加可形成花型形貌。我们通过改变有机配体、反应浓度、反应湿度、滴加顺序和比例、搅拌速度,选取合适的实验条件成功合成了钴金属有机骨架微米花。利用SEM、FT-IR、XRD、TG和BET测试技术分别对微米花的形貌、组成、晶体结构、热稳定性和比表面积进行了表征和分析。实验结果表明微米花是由表面光滑的纳米片有序组装而成的分层结构,形貌规整、单分散性与热稳定性良好,具有Co-MOF-71的晶体结构。电分解水生产氢气和氧气是最有希望实现电能转化为化学能的一种策略,产生的氢气是一种高效,可持续的清洁能源,是解决能源问题最有潜力的候选者。电分解水可分为两个半反应:析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。因为析氧反应涉及四个电子的转移过程,即从水分子中去除四个质子来产生一个氧分子,这导致它的反应动力学十分缓慢,需要较大的过电势促进反应,从而妨碍了氢气能源的发展与应用。目前OER电催化剂多为过渡金属的氧化物、氢氧化物和含氮的化合物等,很少有MOFs材料直接应用于析氧反应,通常是以MOFs材料为模板合成相应的衍生物来促进析氧反应。我们将合成的Co-MOF微米花应用于析氧反应中,并将其与溶剂热法合成出来的块状的Co-MOF作对比,发现其催化效果要优于块状Co-MOF,证明微米花的结构与形貌决定其能够成为良好的OER电催化剂。进一步对Co-MOF微米花与其衍生物的催化性能进行探索,发现其中Co-MOF微米花/铜片的催化效果良好,具备一定的发展前景和应用前景。
其他文献
锂离子动力电池是目前新能源汽车中使用最为广泛的一种能量源。动力电池作为新能源汽车核心组成部分之一,代替传统汽车中的油箱。在新能源汽车中建立准确的动力电池模型及有效的电池管理系统,可以改善汽车的续驶里程,并提高电池的使用寿命。然而,建立准确的动力电池模型是完善电池管理系统的难点。本文以18650锂离子电池为研究对象,针对锂离子电池电化学模型及其简化方法展开了研究,主要的研究内容包括:(1)使用准二维
本文针对正二十面体颗粒的振动堆积致密化进行了系统的研究。正二十面体颗粒是典型的非球形颗粒,也是五种柏拉图多面体粒子之一。在颗粒堆积领域,学术上对其进行专门研究的很少,但其致密化结构对科学研究十分重要。本文分别从物理实验及数值模拟两个方面,对正二十面体颗粒在外部机械振动条件下的堆积致密化进行了系统、深入的研究,着重各振动参数的影响、致密堆积结构的宏观与各微观性能表征以及致密化机理的分析。在物理实验中
随着人民的生活需求水平的升级以及汽车工程相关技术的进步,人民群众对汽车的舒适性安全性提出了更高更全面的要求,汽车乘坐的舒适性问题也日益被我们关注。同时我们要注意到悬架系统对于提升车辆平顺性和稳定性,舒适性和安全性有重要意义。所以我们希望通过研究汽车悬架系统来提高汽车的舒适性和平顺性。近年来车辆悬架系统的研究引起广泛关注,也取得了很多的相关成果。同时座椅主动悬架的研究已经成为世界各国车辆研究机构的重
随着数控设备向着高速化方向的不断发展,对作为数控机床重要组成部分的滚动直线导轨的性能要求也变得越来越高,由于其工作性能对所生产的产品质量起着决定性作用,因而对降低滚动直线导轨振动和噪声的研究引起了广泛的重视。开展对滚动直线导轨的碰撞特性研究、碰撞动力学模型的建立与分析以及可靠性分析显得十分必要。论文的主要研究内容包括:(1)基于弹性力学和运动学相关知识对滚动直线导轨系统的碰撞特性进行了研究。根据滚
航空发动机管路系统是航空发动机外部结构的重要组成部分。管路一般由卡箍固定安装在机匣上,常用卡箍可分为单联卡箍和双联卡箍,与管路一起组成单联管路系统和双联管路系统。在流体压力脉动的激励下,管路系统很有可能会发生静力失稳和动力失稳,从而引发严重的后果,其工作的可靠性直接关系到航空发动机的安全和性能。本文围绕航空发动机的单联管路系统和双联管路系统展开研究,通过解析分析与试验测试,获得单联管路系统和双联管
连铸中间包内控流装置的优化设计对改善钢液流动,延长钢液停留时间具有重要意义。目前,国内外钢铁企业已经采取了很多技术手段,其中就包括在中间包内安装湍流控制器和应用离心中间包。基于传统的湍流控制器和离心中间包的设计原理,前人提出了一种名为旋流中间包的解决方案。前人进行的相关研究中用于导流的仍为传统直筒型长水口。近些年在进行旋流中间包技术推广时发现,直筒型长水口与旋流室的精确对接在实际操作中相当困难,稍
网格生成是数值模拟的前处理步骤,既是至关重要的一环也是制约后者性能的关键因素。随着计算机技术不断革新及数值模拟在科学计算领域的应用,大规模工程与科学计算需求的日益迫切,在网格生成领域掀起了对并行网格生成技术的研究热潮。本文围绕网格生成及并行化这个需求,基于Delaunay法,研究了二维串行Delaunay网格生成、二维并行Delaunay网格生成和网格分区三个相关联的问题,实现了相应的算法。主要研
近年来,比色传感分析由于具有仪器设备简单、制备成本低廉、现场即时检测等诸多优点,成为生化分析、环境监测、疾病预防与控制及食品安全等领域的研究热点之一。尤其是固体比色传感器,因其具有良好的便携、存储及大规模商业化等优势,在各个分析研究领域有着乐观的发展应用前景。本文选用了滤纸(paper)和二氧化钛纳米管阵列(TiO2NTs)两种材料为基底,分别构建了用于碱性磷酸酶(ALP)活性检测比色传感平台,并
近年来列车的速度不断提高,对钢轨的质量要求也在上升。钢轨是承担火车全部重量的关键设备,轻微的缺陷都有可能导致重大事故。为了最大限度减少铁路运输中的安全隐患,必须对钢轨进行检测,及时地发现钢轨缺陷。但目前钢轨表面缺陷检测仍以人工检测法为主。为此本文利用钢轨三维深度信息和钢轨表面彩色图像提出一种基于显著性的钢轨表面缺陷检测方法。从以下几个方面对此进行研究:(1)针对线阵相机成像过程复杂、标定困难等问题
高熔点、坚硬不变形的夹杂物会增加帘线钢的拉拔断丝率,因而降低钢中夹杂物的熔点、使夹杂物塑性化对降低帘线钢拉拔断丝率具有重要意义。由于耐火材料对钢中夹杂物演变行为的影响不可忽视,本文通过实验室实验研究了不同耐火材料(氧化铝和氧化镁)对帘线钢中夹杂物的影响规律,并对比了两种耐火材料对夹杂物影响的差异;同时,考虑到坚硬不变形的外来夹杂物,本文还通过实验室实验研究了耐火材料对三种外来夹杂物(即氧化镁、尖晶