【摘 要】
：
随着全球能源和环境问题的日渐突出,研究人员正在努力进行新型清洁能源技术的探索和开发,例如电解水技术、燃料电池以及金属-空气电池等。作为这些能量储存与转化技术的核心反应,电化学析氢反应（HER）,析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）等迫切需要高效稳定且成本低廉的催化剂,以促进反应高效进行。本研究基于金属有机骨架（MOFs）材料设计合成了两种金属-碳基复合材料电催化剂,并分别用于电化学HER和OR
论文部分内容阅读
随着全球能源和环境问题的日渐突出,研究人员正在努力进行新型清洁能源技术的探索和开发,例如电解水技术、燃料电池以及金属-空气电池等。作为这些能量储存与转化技术的核心反应,电化学析氢反应（HER）,析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）等迫切需要高效稳定且成本低廉的催化剂,以促进反应高效进行。本研究基于金属有机骨架（MOFs）材料设计合成了两种金属-碳基复合材料电催化剂,并分别用于电化学HER和ORR/OER的研究,主要的研究方法和结果概括如下:（1）通过快速室温自组装方法合成兼具ZIF-8和ZIF-67晶体结构的双金属Zn/Co-ZIF,并以其为前驱体和模板通过热解和溶液反应的方法得到包裹Co纳米颗粒多孔氮掺杂碳负载Ru复合材料。BET,TEM及XPS等表征结果表明,该复合材料具有较大的比表面积、高孔隙率和良好的石墨化结构,Ru负载量较低且以较小的纳米团簇的形式均匀分布在多孔碳载体上,并且与碳载体上的氧物种之间存在电子相互作用。电化学HER性能测试显示该复合材料具有优异的催化活性和稳定性,在0.1 M KOH溶液中,当电流密度为10 m A cm–2时其过电位和Tafel斜率分别低至30 m V和32.1 m V dec–1,几乎不逊色于商用Pt/C催化剂的性能;经过循环稳定性和长期耐久性测试之后,该催化剂的HER性能下降不明显且仍呈现出几乎完整的结构和组成。（2）仍以Zn/Co-ZIF和红磷分别作为前驱体/模板和磷源,采用高温一步碳化和磷化的方法合成多孔氮掺杂碳负载Co P纳米颗粒复合材料。XRD、TEM、XPS及BET等结果表明,该材料中具有较大的比表面积较高和丰富的孔隙结构,其中尺寸较小的Co P纳米颗粒在载体上高度分散,并且与周围的石墨碳层紧密接触,此外Co P纳米颗粒中的Co和P元素之间也存在一定的电子效应。电化学ORR和OER性能测试显示该复合材料具有出色的双功能催化性能,在0.1 M KOH溶液中,其ORR性能与商用Pt/C催化剂相当;另外在1 M KOH溶液中,其也表现出良好的OER性能;此外,稳定性测试结果显示该催化剂对ORR和OER均具有较好的催化稳定性。
其他文献
作为一种清洁且高效的发电装置,固体氧化物燃料电池（SOFC）对于缓解能源危机与环境污染问题有重要现实意义,然而较高的操作温度是阻碍其实际商业化应用的关键因素之一。由于质子迁移的活化能较低,质子传导型SOFC（H-SOFC）比氧离子传导型SOFC（O-SOFC）更适合于低温操作,但较大的阴极极化电阻使得目前H-SOFC的发展相对滞后,因此亟需开发适用于H-SOFC的阴极材料。为开发出具有应用潜力的高
细胞有丝分裂重组会引起基因组变异,产生遗传多样性,推动细胞核型进化和癌症等疾病的发生。自然状态下的有丝分裂重组频率低,且追踪基因组重排导致的染色体变化难度大,目前关于基因组重组规律和动态变化过程的研究较少。合成型酿酒酵母基因组在非必需基因后引入了大量的lox Psym重组位点,通过诱导性重排可以实现全局性基因组的随机打乱与有丝分裂重组,特异性水印标签PCRTag的引入为重组菌株的筛选提供了一种简单
硫化氢（H2S）是工业生产环境中的主要污染物之一,与人体生理健康密切相关。然而,大多数报道的以传统发光材料为荧光团的分子探针,在聚集状态下通常显示出典型的聚集荧光淬灭（ACQ）现象,极大限制了它们在固态条件下的进一步应用。因此,实现传统荧光团从ACQ到聚集诱导发光（AIE）的转化,开发新型AIE荧光分子探针具有重要意义。本文设计并合成一系列具有AIE特性的萘酰亚胺类荧光团（o-TPANI-OH,o
酵母自主复制元件（Autonomously replicating sequence,ARS）是酵母染色体上起始基因组复制过程的功能元件。ARS的复制能力与承载DNA片段之间的相互关系尚不清晰。本研究主要探究不同DNA片段对于ARS复制能力的影响规律,展开如下工作:1、研究酿酒酵母不同ARS的复制效率差异。以I号染色体上的ARSs为例,利用整合不同的ARSs的质粒丢失率表征ARSs的复制效率,结果
生物乙醇作为一种可再生能源,其需求量因乙醇汽油的大规模应用而与日俱增,因而从含有低浓度生物乙醇的发酵液中高效分离乙醇的方法备受关注。全硅MFI型分子筛膜因其特有的直孔道及疏水性能够选择性地让乙醇透过,被认为是解决这一分离难题的有效途径。超薄、致密以及稳定性高的全硅MFI型分子筛膜的制备成为近年来广泛研究的课题。本文以长碳链双头季铵盐[C22H45-N+（CH3）2-C6H12-N+（CH3）2-C
在自然界中,微米级单细胞生物的游泳运动广泛存在,对其游泳机制的研究有助于理解微生物的生长、分裂与捕食。同时,理解游泳机理有助于指导和设计人工合成鞭毛,以实现对微米级物体的定向运输,并可运用于药物靶向治疗。此外,研究微生物的游泳方式对于补充和完善流体力学具有重大价值。在微观流体力学中,通常情况下,雷诺数远小于1,这意味着Navier-Stokes方程中的惯性项相对于粘性项可忽略不计,该方程表现出时间
位点特异性DNA反转系统是一种位点特异性重组系统,该系统只介导反向位点之间DNA片段的反转,而几乎不介导同向位点之间DNA片段的删除。位点特异性DNA反转系统通过细菌中的程序性重排,在产生遗传多样性和表型适应性方面发挥着重要作用。然而,到目前为止,还没有在真核生物中发现和创建这种位点特异性DNA反转系统。基于细菌天然的Rci重组酶和sfxa101位点在酿酒酵母中构建位点特异性DNA反转系统,发现细
基于电活性微生物双向电子传递（EET）的微生物电化学系统在化工、能源和环境等领域都有重大的应用潜力,然而电子传递速率低下是限制这些应用的核心瓶颈。模式产电微生物希瓦氏菌主要通过细胞色素和核黄素介导直接和间接电子传递,基于其EET机制已经有很多合成生物学和材料工程手段,从电子生成、跨膜传递和生物膜形成角度提高其电子传递速率。然而,调控细胞大小对希瓦氏菌电子传递速率影响机制的研究却仍未报道。本研究针对
近年来,由于低成本,环境友好性以及在防伪,传感,成像和发光二极管方面广泛的应用,纯有机室温磷光（RTP）材料与热活化延迟荧光（TADF）材料的开发成为研究热点。然而,目前大多数纯有机RTP材料的研发局限于单发射分子及重原子参与,因此多性能的无重原子纯有机室温磷光材料,尤其是表现出长寿命室温磷光（p RTP）,白光发射,刺激响应的室温磷光材料非常稀缺,亟待进一步开发与研究。本课题基于5,5-二氧化吩
聚合物材料因轻质、易加工、电绝缘、低成本、化学稳定性好等优点,在微电子器件、发光二极管、航空航天、能源化工等领域有着广泛应用,然而大多数聚合物较低的本征导热性能限制了其进一步发展。本文制备了两种高性能导热聚合物复合材料,系统研究了复合材料的导热性能、电绝缘性和力学强度,并采用理论模型阐释了复合材料的导热性能增强机制,探索了其在热管理领域的潜在应用价值,主要内容和研究成果总结如下:基于表面改性与协同