1. 研究目的与意义

随着能源的进一步枯竭和环境污染的加剧, 迫切需要高效、清洁和可持续的新能源。风能和太阳能是有前途的可持续新能源，但它们是间歇性的，不能完全解决现有问题。可再生能源（如太阳能和风能）与电化学水分解制氢^[1]相结合，被认为是生产“绿色”氢能（h₂）的一种非常有前途的方法,这在运输和电力部门以及“难以减排”的行业脱碳方面具有巨大潜力。在水电解槽中，h₂通过析氢反应（her）在阴极产生，同时氧气（o₂）通过析氧反应（oer）在阳极产生。这二者的反应都需要廉价、高性能的电催化剂来提高反应动力学，降低反应能垒^[2]，提高分解效率。电催化析氧反应（oer）^[3]是上述可持续能源转换和存储技术的关键半反应。不幸的是，由于其多质子耦合电子转移过程，不可避免地需要很大的过电位来克服缓慢的oer动力学。较大的过电位无疑会降低oer相关电化学反应的效率，增加相关能量转换和存储技术的成本，限制其大规模商业应用。因此，为了提高能量转换效率，迫切需要高性价比的oer电催化剂。

普遍用于析氧反应（oer）的贵金属催化剂为iro₂和ruo₂，这二者虽然都可以通过降低极化电位从而表现出较好的电催化性能，但是鉴于这些贵金属材料高昂的成本以及有限的存储量，难以在现实的生产应用中大规模, 因此需要设计高效、经济的非贵金属析氧电催化剂。碳材料属于最典型的非金属催化剂之一，碳材料通常具有以下优点：成本低、稳定性能好、润湿性好、比表面积大、导电性好等，也成为代替贵金属基催化剂的材料之一。但由于非贵金属催化剂导电性能较为一般，活性位点少，催化效率低，难以满足实用化要求。金属有机框架（metal organic frameworks, mofs)^[4]是一系列高度有序的配位聚合物，由无机金属节点和有机骨架自组装而成。mofs因其较大的比表面积，丰富且可调节的孔结构，多样化和理想的成分以及明确的金属中心而被选为新兴的oer电催化剂。mofs的衍生材料在可调节形态和分级孔隙率方面具有很大优势。在电催化方面，mofs也是最佳的前驱体之一，因为mofs材料的孔隙率可以赋予它们高比表面积，且框架中离散、均匀分布的金属节点可作为电催化的潜在活性位点，加速反应物的吸附和转化过程。因而，mofs材料在催化^[5]，传感^[6]，超级电容^[7]，电池和其他电化学应用等多个领域都有广阔的应用前景。

在金属有机框架包含的众多种类中，zifs(zeolitic imidazolate frameworks, zifs) 属于它的一个分支，该系列材料可以根据参与配位的金属原子的不同而再分为其他不同种类。而在众多的zifs材料中，被广泛应用的代表性结构当属是沸石咪唑类结构材料-67(zif-67)^[8]，这种材料以钴离子作为金属原子中心，2-甲基咪唑为有机配体，通常被作为前驱体。zif-67 具有以下优点：一，钴离子金属中心分布均匀；二，多孔道结构使其比表面积高；三，由于杂原子氮的存在，它可以提供 n 源进行原位自掺杂；四，zif-67还兼具了无机沸石良好的稳定性。

2. 研究内容和预期目标

1. zif-67的制备：以水作为溶剂，以六水合硝酸钴（co(no₃)₂6h₂o）、2-甲基咪唑及无水甲醇为原料，实现zif-67的可控合成。其他条件一定，研究六水合硝酸钴（co(no₃)₂6h₂o）和2-甲基咪唑的配比对zif-67的形貌、粒径等特性的影响，确定zif-67前驱体的最佳工艺条件；

2. zif-67衍生的多孔co/nc：将一定量的制备的zif-67在惰性气氛炉中以一定的升温速率进行高温碳化制备多孔co/nc。通过探究前驱体分量、升温速率和保温时间，确定zif-67衍生钴基材料的最佳制备工艺条件。

3. zif-67衍生的多孔磷化钴：将一定量的制备的多孔co/nc，在惰性气氛炉中通过次磷酸钠(nah₂po₂*h₂o)进行低温磷化，制备zif-67衍生的多孔磷化钴，通过探究前驱体分量和次磷酸钠配比、升温速率和保温时间，确定zif-67衍生磷化钴的最佳制备工艺条件。

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3. 研究的方法与步骤

1. zif-67十二面体型前驱体制备

步骤：

配制a溶液：2.6273g 2-甲基咪唑（32mmol 82.1g/mol） 80ml无水甲醇

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4. 参考文献

[1] li m c, jia z, li w d, et al. metal-organic frameworksderived transition metal phosphides for electrocatalytic water splitting[j]journalof energy chemistry volume, 2022, pages 494-520.

[2] xiang w, ling l y, cong c x, et al. mof-derived ultrathincobalt molybdenum phosphide nanosheets for efficient electrochemical overallwater splitting[j]nanomaterials,2022, 12071098.

[3] guan r c, hui z, xin y y. 2d metal–organic frameworks andtheir derivatives for the oxygen evolution reaction[j] journal of alloys andcompounds，october 2022，165823.

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5. 计划与进度安排

起止时间		自2024年12月15日至2024年6月
序号 剩余内容已隐藏，您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付 课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。 最新文档 从女性主义视角解读美国电视剧《女国务卿》开题报告 精品课程网络教学系统的设计与实现开题报告 生活资讯服务软件的设计与实现（移动客户端App）开题报告 电子抽奖器的设计开题报告 生物荧光技术对毕赤酵母细胞中基因表达的研究开题报告 腾讯新闻客户端2014校园口碑推广策划案开题报告 转基因食品国内外现状调研及检测方法、标识方案设计开题报告 南京地区生态河岸带构建模式与案例研究开题报告 2015年恒安七度空间蘑菇贴广告策划案开题报告 基于角规测树林分调查因子相关性分析开题报告 杨树粗线期染色体制片及原位杂交体系研究开题报告 “神曲”背后的新媒体病毒式传播研究开题报告 射阳大米营销策划案开题报告 联系我们 加微信咨询 加QQ咨询 服务时间：09:00-23:50(周一至周日)   