钼在催化中的应用研究与进展

钼在催化中的应用研究与进展

一、钼在催化领域的应用研究与进展(论文文献综述)

赵蕴璞,程宏飞,曹洲,贾悦发[1](2022)在《高岭石基复合材料在光催化领域应用的研究进展》文中进行了进一步梳理环境污染和能源紧缺已成为当今社会亟须解决的重大问题。高岭石基复合材料光催化处理技术因绿色环保、经济安全、无二次污染而备受关注。鉴于高岭石在光催化领域的研究现状,本文介绍了高岭石的层状硅酸盐结构特征及其在光催化领域的应用优势,综述了高岭石基光催化材料的主要类型、基本特征、合成方法、改性过程、光催化特点及其应用进展与优势,最后,提出了高岭石基复合材料在光催化领域应用的重点研究方向。以期获得制备工艺简单、光催化性能优异、原料易获取且无环境污染的高岭石基光催化复合材料,从根本上解决环境污染问题,缓解能源紧缺危机。

韩继尧[2](2021)在《金属搭载共价有机框架材料的合成、表征及选择性催化研究》文中提出共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)材料是一类通过共价键连接形成的新型有机多孔聚合物。由于COFs材料具有比表面积大、孔道有序、孔径可调和活性位点丰富等优势,在储存、分离、催化、传感和药物递送等方面显示出巨大的潜力,近年来业已发展为材料化学的热点研究领域。本论文以功能化COFs材料的构建及其在异相催化中的应用为研究目标,利用缩合反应合成了2例具有不同孔道结构和功能基团的COFs材料,并对其在氧化Heck反应、烯烃双芳基化反应的区域选择性调控方面的应用进行了探索。主要包括4个部分:(1)研究思路、内容及COFs材料发展概述首先,阐述了本论文的选题背景及意义。接着,概述了COFs材料的设计原则、合成方法、表征手段及在催化应用中的发展与现状,指出COFs材料在调控有机反应区域选择性应用领域的挑战。最后,对该研究的内容、方法与创新点进行了总结。(2)亚胺类COFs材料的合成、表征及功能化以均苯三甲醛、3,3′-二羟基联苯胺作为有机单体,通过缩合反应构建了亚胺类COF-BTDH,使用红外光谱、固体核磁、X射线粉末衍射、Materials studio软件模拟等方法对材料的结构进行了确证。随后,通过简单的吸附方法将Pd(OAc)2负载在COF-BTDH上,从而制备了功能化COFs材料Pd/COF-BTDH。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析、氮气吸脱附实验、X射线光电子能谱等方法对COF-BTDH的形貌、稳定性、孔径、比表面积以及Pd(OAc)2在COF-BTDH中的负载情况、存在形式和配位方式进行了探究。结果表明,Pd2+能与COF-BTDH中N、O原子在孔道中配位形成稳定的五元螯合物,不同于文献报道的Pd(OAc)2在COFs材料层与层之间配位的情况。该研究为合理选择有机单体,实现COFs材料中特定位点负载活性物种(Pd、Pt、Cu、Ag等)提供了一种有益的设计思路。(3)COFs材料在区域选择性调控氧化Heck反应中的应用氧化Heck反应是一类非常重要的构建C-C键的有机反应,已被广泛用于药物及其中间体的合成。对于电子偏向烯烃,该反应有较好的区域选择性:缺电子烯烃(如苯乙烯)倾向于生成直链产物,富电子烯烃(如烯胺)倾向于生成支链产物。然而,对于电子未偏向烯烃(如1-辛烯),该反应区域选择性较差,容易生成包括直链、支链、双键异构化在内的多种异构体,不仅减少了目标产物收率,而且多种异构体物理性质极其相似,难以用蒸馏、柱层析等技术完全分离纯化。基于此,COF-BTDH作为异相配体用于区域选择性调控电子未偏向烯烃的氧化Heck反应。选用1-辛烯和苯硼酸酯作为模型反应,进行了初步研究,以50:1的选择性获得直链产物。接着,我们使用模型反应的原料对反应条件进行了详细考察并在最优条件下进行了21例底物适用性研究。结果表明,该催化体系对各类烯烃和芳基硼酸酯有很好的兼容性和选择性。此外,COF-BTDH作为异相配体可重复使用9次。最后,我们合成了COF-LUZ1、COP-BTDH两种聚合物,与COF-BTDH参与下的实验结果做进一步对比。结果表明,COF-BTDH规则的孔道结构以及N、O与Pd2+的配位方式是实现氧化Heck反应高区域选择性的关键。密度泛函理论计算表明该催化体系在热力学和动力学上均倾向于直链产物的生成。该研究创新性地将COFs材料用于氧化Heck反应,实现了氧化Heck反应高区域选择性调控,为COFs材料在区域选择性调控有机反应方面奠定了基础。(4)COFs材料在区域选择性调控烯烃双芳基化中的研究双芳基化结构是尿激酶受体、卵黄连蛋白受体拮抗剂、氟鼠灵等药物的核心骨架。过渡金属催化烯烃进行双芳基化是合成双芳基化物质最有效的方法之一。然而,由于过渡金属本身的性质,该反应面临两种挑战:(1)易于进行β-H消除生成Heck反应产物;(2)1,1-双芳基化和1,2-双芳基化区域选择性竞争。基于COF-BTDH在氧化Heck反应中的调控能力,我们将其用于调控烯烃的区域选择性双芳基化。选用(烯丙基氧基)苯和苯硼酸酯进行模型反应试验,通过对产物单晶的解析,证明获得了1,1-双芳基化结构。接着,我们详细优化了反应条件并考察了该催化体系的底物适用性。结果表明,该催化体系虽然能以较好的收率和选择性获得(烯丙基氧基)苯和1-辛烯的1,1-双芳基化产物,但不适用于其他烯烃。我们使用卡宾类配体进行了9例底物扩展,对COF-BTDH、卡宾类配体参与反应的结果做了初步比较。结果表明,COF-BTDH作为异相配体虽然底物适用性相对有限,但反应收率和重复使用性优于卡宾配体。该研究创新性地将COFs材料用于烯烃双芳基化反应,证明了COFs材料调控烯烃双芳基化的优势和可行性,为COFs材料在区域选择性调控后续应用提供了思路。

邱雪英[3](2021)在《金属纳米团簇及其衍生材料的制备与光催化性能研究》文中研究表明金属纳米团簇及其衍生材料凭借确定的组成结构,丰富的活性位点以及极强的可设计性等独特优势成为了一种理想的光催化剂材料体系,并在光催化领域展现出广阔的应用前景。但其在光催化领域的应用仍处于初级阶段,且仍存在可见光催化活性低、光稳定性差以及材料、反应种类局限等问题。因此如何通过合理设计,实现其光催化活性和光稳定性的平衡,并进一步拓展催化剂材料体系和催化反应类型,对于金属纳米团簇及其衍生材料在光催化领域的实际应用具有重要意义。本论文以金属纳米团簇为核心材料,通过合理的结构和功能设计,针对两种代表性金属纳米团簇材料,金属-氧簇以及原子精确金属纳米团簇,利用构筑金属-有机框架材料以及配体调控的手段,合成制备了一系列新型、高效且稳定的金属纳米团簇基光催化剂,并对其组成结构、光催化性能、构效关系以及催化机理进行了研究探讨。具体研究内容如下:通过溶剂热法将铈-氧簇和不同结构的有机配体配位,构筑了一系列新型铈-氧簇基UiO型金属-有机框架材料光催化剂Ce-UiOs,并对其在可见光下选择性催化氧化苯甲醇的性能、光稳定性以及光催化反应机理进行了研究。研究结果表明,与单纯的铈-氧簇相比,Ce-UiOs具有更好的可见光催化活性以及光稳定性。与锆-氧簇基UiO型金属-有机框架材料Zr-UiOs相比,Ce-UiOs具有更强的可见光吸收能力以及可见光催化活性。这主要可归因于Ce-UiOs中较负的配体-金属电荷转移能,使得光生载流子更易分离。且有机配体的结构也会影响光催化剂的载流子分离效率,进而影响其光催化活性。此外,Ce独特4f空轨道的引入有利于光吸收阈值的拓展。进一步的机理研究表明,在光催化反应中,Ce-UiOs中的铈-氧簇经历了变价过程,并同时产生活性超氧自由基进而实现底物的氧化。选取手性氮杂环卡宾,苯乙硫醇,卡托普利以及有机膦四种有机配体,通过直接还原法制备了基于四种有机配体保护的金纳米团簇:Au10(CNHC)6Cl3,Au25(PET)18,Au25(Capt)18以及Au13(PR)5Cl2。通过紫外-可见光谱,电喷雾电离质谱,圆二色光谱等表征手段对四种金纳米团簇的组成以及光学性质进行了研究。与铈-氧簇及其Ce-UiOs相比,四种金纳米团簇的能隙均小于2.1 e V,具有更强的可见光吸收能力。同时四种金纳米团簇的能隙均大于单线态氧的活化能0.97 e V,具有活化氧气产生单线态氧的能力。此外,圆二色光谱表明手性Au10(CNHC)6Cl3以及手性Au25(Capt)18纳米团簇均表现出良好的光学活性。其中手性Au10(CNHC)6Cl3纳米团簇为首例基于手性氮杂环卡宾配体的金纳米团簇材料,其在290~470 nm波段内展现出一系列特征圆二色吸收峰,其吸收各向异性因子在294 nm处达到最大值为2.2×10-3。以硫醚的光催化选择性氧化为模型反应对Au10(CNHC)6Cl3,Au25(PET)18,Au25(Capt)18以及Au13(PR)5Cl2纳米团簇的光催化性能以及机理进行了研究。催化结果表明制得的Au10(CNHC)6Cl3纳米团簇具有良好的光催化活性,其反应转化率和选择性接近100%。且相比于硫醇配体保护的金纳米团簇Au25(PET)18,Au25(Capt)18以及有机膦配体保护的金纳米团簇Au13(PR)5Cl2,Au10(CNHC)6Cl3表现出了更高的光稳定性,其在经历三次光催化循环后仍能保持99.1%的转化率以及91.7%的选择性。最后通过电子自旋共振分析证实了Au10(CNHC)6Cl3光照活化氧气产生单线态氧的能力,并进一步验证了其较强的光稳定性。本论文以金属纳米团簇为核心材料,通过合理的结构和功能设计,可控构筑了一系列金属纳米团簇基光催化剂并实现了光催化活性以及稳定性的提升。

杨帆[4](2021)在《类石墨烯MoS2及其复合材料插层-爆炸制备机理与应用研究》文中研究指明类石墨烯二硫化钼(Graphene-like MoS2,GL-MoS2)作为一类重要的二维层状纳米材料,以其独特的“三明治夹心”层状结构和优异的物理性能,在润滑剂、催化剂、能量存储、光电器件等众多领域有着广泛的应用前景。目前国内外制备类石墨烯MoS2方法众多,但存在技术工艺繁琐、制备效率低、可重复性差以及不易批量化生产等问题。通过改进已有的方法或者开发新的方法制备满足规格更小、能效更高的光电器件,或者是能量密度更高、催化效率更快的能量存储产品要求的类石墨烯MoS2材料是当务之急。因此,研究开发二维层状结构的类石墨烯MoS2及其纳米复合材料制备可控关键技术已迫在眉睫。本文采用以氧化插层和高能爆炸反应剥离相结合的插层-爆炸法成功制备了类石墨烯MoS2材料,通过插层与爆炸工艺优化,实现了类石墨烯MoS2材料可控制备,并揭示了氧化插层与高能爆炸剥离反应机理。MoS2因其独特的层状结构,可在层间插入离子或者基团实现插层而改变层间距与范德华力,因此通过强氧化剂在MoS2层间插入含氧基团,实现了其氧化插层,通过现代表征方法对其进行评价分析并建立构效关系,探索了插层工艺中去离子水加入时机对插层效率的影响规律,揭示了在中高温加热和保温阶段需持续加入温热去离子水提高插层效率的机理。运用爆炸冲击理论,分析爆炸过程中分子结构变化,结合不同爆炸配比所获得产物的评价分析,获得了爆炸剂与MoS2材料1:1的最佳爆炸配比,实现了高质量类石墨烯MoS2的可控制备,并且通过爆炸分子结构模型的建立,揭示了高能爆炸剥离反应机理,高能爆轰一方面形成高速冲击波对MoS2薄片进行切割和分离,另一方面,苦味酸的爆炸分解产生大量气体与含氧基团在爆炸诱导下发生高温反应,生成CO2和H2O,产生的气体在MoS2片层之间膨胀扩张,随着高能爆炸冲击,最终剥离为单层或少层类石墨烯MoS2材料。插层-爆炸剥离MoS2产物表征分析结果表明所制备的类石墨烯MoS2具有良好的晶体结构和明显的层状结构,且边缘存在弯曲和褶皱,属于少层(10层以内)类石墨烯MoS2材料;为了研究高能爆炸剥离法针对二维材料制备的普适性,将该方法运用到剥离块体WS2与h-BN材料,结果表明采用高能爆炸剥离成功获得了单层WS2材料与少层类石墨烯h-BN材料,说明该方法在二维材料的剥离制备领域具有广泛的应用前景。通过磁强计磁化响应性能测试和磁力显微镜表征分析所制备类石墨烯MoS2材料。结果显示,采用插层-爆炸法制备的类石墨烯MoS2材料具有明显的铁磁性,在300 K温度下饱和磁化强度Ms达到0.01 emu/g,且磁力显微镜显示出明显的磁响应信号;通过分析插层-爆炸MoS2材料结构,判断其磁性来源为爆炸过程产生的高密度边缘与表面缺陷,产生局部磁矩,从而获得较强的磁响应信号;运用基于密度泛函理论的第一性原理对原始MoS2、单层MoS2以及S缺陷MoS2进行电子结构和磁性模拟计算,结果显示表面S缺陷MoS2表现出金属特性,且具有最高的磁矩和非磁态与磁态能量差,该结果验证了插层-爆炸制备类石墨烯MoS2材料磁性来源于爆炸过程产生的高密度边缘与表面缺陷的猜想。结合插层-爆炸类石墨烯MoS2的丰富催化位点与碳纳米管材料(CNT)的结构稳定性特性,采用液相合成法制备了类石墨烯MoS2/CNT纳米复合材料,测试了类石墨烯MoS2材料与MoS2/CNT纳米复合材料的电催化析氢性能,结果表明类石墨烯MoS2/CNT纳米复合材料具有优异的催化活性和稳定性,其在10 m A cm-2电流密度下的极化过电位为77 m V,Tafel斜率为32.2 m V dec-1,电催化性能接近于商业Pt/C催化剂。运用基于密度泛函理论的第一性原理对单层MoS2/CNT复合结构进行电子结构和氢吸附模拟计算,结果显示通过复合CNT材料改变了类石墨烯MoS2电子结构,MoS2与CNT起到了协同催化作用,提高了其氢吸附能力,并且CNT材料的复合提高了类石墨烯MoS2材料的导电性,更加提升了复合材料的催化析氢效率;此外,MoS2材料在Mo位点更易于吸附H原子,这也验证了含有高密度边缘和表面缺陷的MoS2材料暴露出大量的Mo催化位点,从而大大提高MoS2材料催化析氢性能的猜想。因此,采用插层-爆炸法制备高缺陷密度的MoS2材料并与CNT复合是提高MoS2材料催化析氢活性的有效策略。

孙启玮[5](2021)在《二硫化钼与大洋黏土复合催化剂的制备及其光催化和催化加氢性能研究》文中研究指明随着社会的飞速发展,人类所面临的环境问题日益严峻,传统的物理和化学处理方法所带来的诸多负面作用使得寻找高效、绿色的解决方法成为了一个研究重点。因此,越来越多的光催化剂和化学催化剂受到了广泛的关注,并逐渐被应用于环保领域。二硫化钼(MoS2)便是其中之一,由于二硫化钼自身的半导体性质以及其良好的二维层状结构,近些年来被逐渐应用于光催化领域。同时,二硫化钼也具有一定的化学催化活性,在石油相关产业的加氢脱硫领域中也有较为广泛的应用。然而,纯二硫化钼自身的催化性能并不是非常优异,因此,如何提升二硫化钼作为环境催化剂的催化性能成为了一个研究热点。将二硫化钼与某些材料进行复合可以在一定程度上降低二硫化钼纳米片的团聚,暴露更多的活性位点,或者减少二硫化钼纳米片的堆叠层数,提升其对光的利用效率,从而达到提升二硫化钼自身催化性能的目的。考虑到大洋黏土自身的高结构活性、强吸附性以及亲水性,本文将二硫化钼与大洋黏土复合,制备了复合催化剂,并对其光催化性能和催化加氢性能进行了研究并给出了相应的机理解释。首先,本文通过一步水热法制备了2H相二硫化钼与大洋黏土的复合物(2H-MoS2/PC),并对其在光催化降解抗生素和光催化杀菌方面的性能进行了研究。其中,2H-MoS2/PC样品在光催化降解盐酸四环素的实验中表现出了76.82%的降解率,远高于纯二硫化钼的30.28%的降解率。在光催化杀灭大肠杆菌的实验中,2H-MoS2/PC在18 h内表现出了高达99.95%的杀菌率,比纯二硫化钼在同等条件下的61.87%的杀菌率有较大提升。研究表明,2H-MoS2/PC具有更高的光催化性能主要得益于以下三点:(1)大洋黏土在水热反应过程中发生了结晶,生成了伊/蒙混层矿物,伊/蒙混层中数量增多的羟基通过静电作用降低了光生载流子的复合率。(2)2H-MoS2/PC呈现出伊/蒙混层与二硫化钼共生长的特殊结构,共生长有效地抑制了二硫化钼纳米片的生长,导致其横向尺寸变小,有利于光生电子空穴对扩散至边缘并完成分离。(3)大洋黏土极好的亲水性显着改善了二硫化钼的疏水性,有利于其在液相体系中的应用。之后,本文通过一步水热法制备了1T相二硫化钼与大洋黏土的复合物(1T-MoS2/PC),并对其在催化对硝基苯酚(4-NP)与硼氢化钠的加氢反应方面的性能进行了研究。结果表明,在与大洋黏土复合后,1T相和2H相二硫化钼的催化加氢性能都表现出了一定程度的提升,对4-NP的催化加氢性能测试结果表明,1T-MoS2/PC的催化加氢性能为96.87%,同等条件下,2H-MoS2/PC的催化加氢性能为94.67%。可以明显看出,不论是纯1T相二硫化钼还是1T-MoS2/PC,其催化加氢性能都稍优于纯2H相二硫化钼及2H-MoS2/PC。同时,本文对1T-MoS2/PC的催化加氢性能的部分影响因素也进行了探究,并优选出了最优条件。研究表明,1T-MoS2/PC具有更高的催化加氢性能主要归因于以下三点:(1)大洋黏土的存在使得二硫化钼纳米片的团聚现象明显减少,因此二硫化钼纳米片得以暴露出了更多的活性位点。(2)大洋黏土的亲水性有利于具有疏水性的二硫化钼在液相体系中的应用。

陈晓煜[6](2021)在《基于层状氢氧化物的超薄纳米结构及其催化电解水产氢性能研究》文中提出随着传统化石能源的急剧消耗与污染物排放的增加,能源与环境问题成为本世纪的重大挑战。氢能作为一种二次能源,主要优点在于能量密度高、来源丰富、燃烧产物只有水,被认为是取代传统化石能源的最佳候选之一。电解水析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)过程清洁高效,且可以直接使用风电、光电等能源形式,因此采用电催化水分解制氢成为近期研究的热点。虽然铂族元素具有优异的电催化析氢活性,但是昂贵的价格严重限制了其规模化应用。开发性能优异且价格低廉的电解水析氢催化剂成为亟待解决的问题。近年来,二维层状材料因其在电催化产氢领域的优异表现而走进人们的视野,其中层状金属氢氧化物(Layered Metal Hydroxides,LMHs)因其在碱性环境中的高稳定性而备受关注。LMHs层内金属阳离子与层间阴离子可以调控,具有丰富的化学属性,以LMHs为基础衍生复合材料还可以实现功能的叠加或性能的增强。目前提升LMHs催化性能的主要途径是将其超薄化来获得高比表面积以及增加不饱和配位产生的丰富的活性位点。尽管一些超薄LMHs已在催化领域中表现出较高活性,然而超薄LMHs的精确制备仍是高难度的课题,此外其在HER领域的作用机理及效能也有待进一步研发。超薄LMHs巨大的潜力促使我们以其制备及其在电催化产氢领域的应用为着眼点展开研究。本论文围绕LMHs的超薄化制备展开了以下工作:以钼酸根插层的氢氧化镍为前驱体制备超薄1T-MoS2/NiS2复合材料;探索了 NiRu氢氧化物超细纳米线、NiVRu氢氧化物超细纳米线的制备;并系统研究了上述材料制备机理及电催化产氢性能。主要研究内容如下:(1)利用层状氢氧化物的层间阴离子可交换性,以钼酸根离子插层的氢氧化镍为前驱体制备了 1T-MoS2/NiS2复合物。其中通常条件下难以获得的金属相1T-MoS2在材料总MoS2中占比高达83%。该材料在碱性条件下显示出了良好的催化析氢性能及稳定性。(2)为了获得高活性位点数、高性能电解水析氢催化剂,制备了一维形貌的层状材料。以泡沫镍为基底,实现了宽度仅为2~5 nm,长度达到200 nm以上的NiRu-LMH超细纳米线的制备。极大提高了材料暴露的活性位点数和质量传输效率。HER性能研究表明,其性能已经达到商业Pt/C催化剂水平,在电流密度为10 mA cm-2时的过电势仅为16 mV,Tafel斜率也只有40 mV dec-1。且该材料具有很高的碱性环境稳定性。(3)设计了一步水热法合成泡沫镍支撑的负载单原子Ru的NiV双金属氢氧化物超细纳米线(NiVRu-LDH/NF)。其宽度为2nm,长度可达200nm以上。V的加入提升了材料的导电性,NiVRu-LDH/NF纳米线的HER活性大幅超越商业Pt/C,在电流密度为10 mA cm-2时的过电势仅为6 mV。其优异的HER活性主要来自其高的比表面积、原子级分散的Ru、多金属的协同作用以及较高的电导率。对照实验研究揭示NiVRu-LDH超细纳米线的生长是以取向连生(Oriented attachment,OA)的方式进行,进一步拓展了 LDH一维化的理论研究进展。

邱聪慧[7](2020)在《水滑石/MoS2复合结构的构筑及其光催化分解水耦合CO2还原性能探究》文中进行了进一步梳理工业上,我们非常需要不同的H2/CO比例的合成气作为生产原料通过费托合成法生产各种高附加值产品的原料。不同比例(1:1至1:3)的合成气(CO,H2)作为C1化学中的主要原料,在费托工艺等工业生产中合成烃,醇或精细化学品中起着关键作用。在工业上,我们通常通过化石燃料如煤炭等气化与水煤气变换的方式(CO+H2O=CO2+H2)结合,来实现合成气CO和H2比例的调节,反应高温高压,艰巨的反应条件耗费巨大能量,并且反应排出大量的CO2副产物对环境有较大的副作用。通过光催化还原CO2的途径来精确控制合成气H2/CO的比例对CO2还原反应的进一步的应用提出了巨大的挑战。利用高波段光源,在长波长辐射下进行二氧化碳还原并同时精确调节合成气H2/CO比例更是一个巨大的挑战。由于要处理一系列可能的产品及其相似的还原潜力,因此将CO2光还原为合成气(CO,H2)的一大挑战是实现产品的可调选择性。当前在CO2光还原领域中使用的大多数光催化剂不能广泛地调节合成气的比例,需要依赖于目标合成气的催化剂结构的调节,或者催化剂结构十分复杂合成过程繁琐。为了满足获得具有所需比例的合成气的要求,必须设计具有合适的能带结构和有效的电荷转移的纳米复合材料。因此,在本文中,我们设计了一种新颖的方法,通过控制异质结浓度或控制复合材料中两种成分的比例来实现宽范围的合成气的可调选择性,这既有益于环境,又对工业具有重要意义。我们主要对以下方面的进行重点研究:1、在研究过程中我们发现,在可见光(λ>400nm)照射下仅通过改变催化剂的浓度,在0.2-1.5mg/mL范围,合成气比(H2:CO)就可以精确地从1.3:1调整到15:1。在光催化CO2还原体系中(缩写为C02PR)。仅在催化剂浓度为0.2 mg/mL的情况下,总生产率就高达16.485 mmol h-l g-1。此外,在更长波长的太阳辐射(λ>500nm)下,我们甚至可以获得更宽的合成气比例,在1.7:1至18:1范围。这项工作为太阳能转化提供了一种经济高效的策略,并为工业生产所需的合成气供应开辟了 一条新途径。2、我们合理设计了一系列具有协同关系的异质结构的CoAl-LDH/MoS2复合材料,分别负载了不同的MoS2(表示为LDH/MoS2-x,x=0.10,0.20,0.30)作为CO2还原光催化剂,组装过程只需通过静电相互作用形成界面异质结构,制备过程简单。该催化剂由CoAl层状双氢氧化物和MoS2纳米片组成,它们在通过静电作用充分接触形成异质结之后,显示出优异的光催化CO2还原性能。我们通过在CO2光催化还原反应中使用异质结构的LDH/MoS2-x材料创造了一种可持续的方式,可在较大范围内对产物合成气(H2:CO)比例进行调节。在可见光(λ>400nm)照射下通过逐渐增加MoS2的负载百分比,可以将合成气的比例(H2:CO)从1:1(使用纯CoAl-LDH)精确地调节到2:1至9:1的较宽的范围。通过LDH/MoS2-x材料中形成的异质结,我们可以有效地调节材料电子结构并促进电子转移,从而实现对还原产物H2/CO 比的精确调节。活性催化剂的广泛结构表征和DFT计算表明,通过调控光催化剂LDH/MoS2异质结结构之间的界面,可促进CO2光还原合成气比例的调控。因此,这项工作可以潜在地减轻由CO2引起的环境问题,并扩大了目前工业中合成气原料H2:CO 比例的有限生产范围。

王丛[8](2020)在《过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究》文中研究说明经济社会的快速发展和人们对美好生活的向往使得能源短缺问题越来越突出。当今社会发展所使用的主流能源依然是石油、煤炭、天然气等化石能源,随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,开发清洁、可持续的能源来代替化石燃料迫在眉睫。随着由风能、太阳能、潮汐能等可再生能源所产生的电能被应用在社会生产的各个领域,人们对电能的快速存储提出更高要求,超级电容器以其高功率密度、极短充电时间、超长的循环寿命和强环保性能等特点在能量存储领域受到了广泛关注。随着可持续发展观念的进一步普及,人们对生态环境和绿色能源越来越重视,除了以上可再生能源外,氢能作为新型能源,以其高能量密度、循环可再生和环境友好等特点,且与燃料电池技术的结合可以直接应用于现有的电气设备,成为未来社会代替化石能源最具潜力的新型能源。电解水制氢技术是目前最优的方式之一,目前的电催化产氢电极主要利用贵金属Pt,其低储量和高价格极大地限制了电催化产氢技术在未来实际生产中的广泛应用。因此,基于超级电容器和电催化产氢技术未来的发展前景,对高性能、低成本的超级电容器电极材料和非贵金属电催化产氢电极的探索和设计成为能量存储和转化的重要前提,对实现电能快速存储和氢能广泛利用具有重要推动作用。过渡金属氮化物因其独特的物理和化学性质在能量存储与转化领域,尤其在超级电容器和电催化产氢领域受到越来越多的关注。过渡金属氮化物形成过程中,氮原子掺入金属晶格中,引起原金属d轨道的收缩,从而使其成为接近贵金属催化剂的电子结构。而且,由于氮原子的半径较小,在形成化合物时易于嵌入金属晶格的空隙位置,使得金属原子在很大程度上保持原有的密堆积结构。这种结构使得过渡金属氮化物具有较高的导电性,同时氮的掺入使其获得优良的抗腐蚀性能,这些优点使得过渡金属氮化物在能量存储与转化领域异军突起,成为超级电容器电极材料和电催化产氢材料的重要研究内容。基于超级电容器和电催化产氢技术在能量存储和转化的重要应用,针对目前超级电容器和电催化产氢催化剂存在的问题,本论文以具有优良物理化学性能的过渡金属氮化物(TiN、VN、MoN、WN)作为主要研究对象,从材料结构与性能的关系入手,结合纳米材料制备和微结构调控技术,通过对过渡金属氮化物的形貌、组分、缺陷等参数进行调控,研究其对超级电容器存储性能和电催化分解水产氢性能的影响规律,并结合理论计算模拟研究电催化分解水产氢热力学过程,进一步提高过渡金属氮化物材料在能量存储和转化方面的相关性能。在此基础上,通过材料复合,基于复合材料界面、缺陷、电子结构协同作用,对其超级电容器存储性能和电催化分解水产氢性能进一步优化,设计制备具有高效电荷存储性能和电催化分解水产氢性能的新型能源存储与转化材料的相关设计理论、制备方法和调控手段,进一步推动和促进过渡金属氮化物材料在能源存储与转化领域的应用。本论文的主要研究内容及结论如下:在第一章中,首先简单介绍了能源存储和转化的重要意义,并简要介绍了超级电容器和电催化产氢技术的研究背景及意义、基本原理和活性评价指标,并对超级电容器和电催化产氢技术的研究进展做了简单介绍,然后就过渡金属氮化物在超级电容器和电催化产氢中的应用做了系统的介绍,包括过渡金属氮化物材料的制备、性能以及改性策略等,通过分析现有氮化物材料在超级电容器和电催化产氢催化剂所存在的问题,提出了基于材料结构与性能的关系,通过纳米材料制备和微结构调控,进一步提高过渡金属氮化物超级电容性能和电催化产氢性能的研究思路,并对本论文的选题意义进行了简单讨论。在第二章中,主要开展了 TiN自支撑纳米阵列和VN/C自支撑复合电极的制备及超级电容性质的研究。(1)通过水热-高温氮化方法,在导电基底Ti片上原位合成具有不同形貌的TiN纳米结构。通过调节反应温度、时间等参数,对前驱体的形貌和微结构进行调控,制备了具有多孔结构的TiN纳米片阵列,该阵列完美保持了前驱体的纳米薄片结构,具有较大比表面积,为电子传输提供更多运输路径,同时纳米片上的孔洞结构有利于增加电解液与材料的有效接触,为电子提供更多吸附位点。而Ti片同原位制备的TiN纳米结构之间具有良好的界面接触,可有效降低TiN与Ti基底间的电阻,加快电子的传输。经过电容性能测试,其最高质量比电容为81.63 F g-1;同时该电极表现出良好的稳定性,在经过2500次循环后仍能保持100%的电容量。将两片电极与固态电解质组装成器件后测得较高的体积比电容,以及较高的能量密度和功率密度。(2)在泡沫镍上制备了 VN/C自支撑复合材料电极,通过改变壳聚糖水溶液的加入量,对样品的表面形貌进行调控。其中,具有花片状纳米结构的VN/C电极表现出最好的超级电容性能,在扫描速度为2 mV s-1时获得较高的电容为386.6 F g-1,在高电流密度下仍可以保持良好的倍率性能。通过分析发现,花片状VN/C具有良好超级电容性质的原因主要归结为:壳聚糖经过高温氮化后转化为碳材料均匀分散在VN中,提高了 VN的导电性,促进电子传输;花片状纳米结构具有较大比表面积,增加了电极同电解液的接触面积,并为电子的传输提供更多的运输路径,加快电子转移,在双电层电容的形成过程中吸附更多的电子,增加复合材料体系的电荷存储量,提升其电容性能;导电基底同VN的良好界面接触,可降低界面接触电阻,提升电子传输的有效性,并且省去了繁杂的电极制备工作。实验结果证明,形貌调控获得大比表面积以及提高材料导电性加快电子传输可以有效改善材料的电容性能。在第三章中,主要开展了 MO2N/Ce02复合电催化剂及其电催化分解水产氢性能的研究。基于Ce02价态的灵活转换和氧空位对水吸附和解离的促进作用,通过两步水热和后续氮化的方法在泡沫镍上合成了具有多孔结构的纳米薄片MO2N与Ce02复合材料,并详细研究了其在电催化产氢方面的性能。通过对比电催化HER测试结果发现,该复合材料体系的催化活性远远高于单一相的MO2N和Ce02,在碱性介质中测得其过电位仅为26 mV(10 mA cm-2),并且在多电流(10、20、50、100和150 mAcm-2)稳定性测试(25 h)中保持良好的稳定性,在恒电压下经过100 h产氢测试仍能保持稳定的电流密度。实验数据分析和DFT计算结果表明,在Mo2N/Ce02@NF复合材料中,Mo2N与Ce02之间存在较强的电子相互作用,Ce02的引入有利于促进分解水过程中水的吸附与解离,并显着降低中间产物和产物的能量势垒,从而促进电催化产氢反应的进行。相关工作为制备高效复合电催化产氢催化剂提供了新的制备方法和设计思路。在第四章中,主要研究了不同钼源制备的MoNx/Ce02形貌对其电催化分解水产氢性能的影响。选用不同钼源(磷钼酸、钼酸和钼酸铵),在负载有Ce02的泡沫镍上原位合成了具有不同形貌的MoNx。实验结果表明,利用钼酸铵合成的MONx多孔纳米薄片,相较于利用其他两种钼源制备的海胆状MoNx和板状MoNx,具有更大的电化学活性面积、比表面积和足够的空隙,可以更多地暴露材料表面活性位点,促进催化反应的进行。Mo3+是电催化反应的活性中心,样品表面元素XPS分析发现,利用钼酸铵制备的样品含有较高浓度的Mo3+。经过电催化产氢测试表明,利用钼酸铵制备的样品表现出最优的产氢活性(29 mV),以及最小的 Tafel 斜率(32 mV dec-1),低于 Pt/C 的 Tafel 斜率(35 mV dec-1),而且长时间的产氢实验证明该样品具有良好的产氢稳定性。因此,通过调节电催化剂的形貌与微结构,使其具有大的电化学活性面积,有效暴露材料的活性位点,促进载流子的传输,从而提升材料的电催化产氢性能。第五章中,主要通过材料复合的方法,制备了不同过渡金属氮化物与Ce02复合的电催化材料,并研究了其电催化产氢性质。通过水热和高温氮化的方法在泡沫镍上制备了片状结构的WN/Ce02/NF和VN/Ce02/NF,其微结构由纳米颗粒组成,可为电催化产氢反应提供更多的反应活性位点。电催化性能测试发现,WN/Ce02/NF和VN/Ce02/NF表现出同Pt/C相媲美的催化活性,其达到10 mA cm-2电流密度时的过电位分别为26和24 mV,Tafel斜率分别为31.4和30 mV dec-1,且具有良好的产氢稳定性。通过对不同气氛下制备的复合材料进行研究发现,其优异的电催化性能得益于过渡金属氮化物与Ce02两相之间的协同作用,使得整个复合材料体系展现出优异的电催化活性和长期稳定性。在此基础上,进一步研究了 Ni-N/Ce02/NF、Cu-N/Ce02/NF、WN/Ce02/NF 和 VN/Ce02/NF 复合材料的电催化产氢性能,发现过渡金属氮化物同Ce02复合,其电催化产氢活性均可显着提高,从而证明了该策略具有一定的普适性,为探索制备高活性非贵金属电催化产氢材料提供了新的策略。在第六章中,对本论文的主要研究内容进行了总结,并对本论文研究工作的主要创新点进行了简要表述,最后针对本论文研究工作存在的不足之处进行了简要分析,并对下一步拟开展的研究工作计划进行了展望。总之,经过本论文的研究,证明过渡金属氮化物在能量存储与转化方面,特别是超级电容器和电催化产氢催化剂方面,具有优异的性能和广泛的应用前景。基于材料结构与性能的关系,通过对材料进行形貌调控及构建复合材料体系,是改善其超级电容和电催化产氢性能的有效途径,为探索具有新型高效过渡金属氮化物超级电容和电催化产氢材料,推动其在能量存储与转化领域的实际应用具有重要意义。

尹翔鹭[9](2020)在《液相剥离法制备二维二硫化钼功能材料及其机理研究》文中提出二维二硫化钼是一种由单层或少层二硫化钼构成,具有类石墨烯结构的新型二维层状材料。因具有优异的物理化学性质,在能源、环境、生物医疗、催化等众多领域展现出巨大的应用前景。二维二硫化钼的规模化制备及其应用成为目前研究的热点。液相剥离法是实现规模化制备二维二硫化钼的重要方法。然而,该方法仍存在诸多问题,限制了二维二硫化钼的应用和发展。本文围绕液相剥离法绿色高效制备二维二硫化钼功能材料的技术、机理及应用开展了一系列研究,主要内容如下:1.凝聚沉淀法制备二维二硫化钼粉体。首先以曲拉通水溶液作为分散溶剂,利用液相剥离法制备了二维二硫化钼分散液,并研究了其形貌结构特征。然后,利用强电解质对于二维二硫化钼分散液的凝聚作用,实现了二维二硫化钼粉体的简单高效、易规模化制备。凝聚过程中,二维二硫化钼并没有发生不可逆的团聚,仍然保持超薄的纳米片结构、高的结晶度。二维二硫化钼的横向尺寸小于200 nm,平均横向尺寸为110.4 nm,层数在2-3层。因不规则凝聚形成的疏松结构,二维二硫化钼粉体能够快速的分散在N-甲基吡咯烷酮、固体润滑脂、低沸点极性溶剂(纯水、甲醇、乙醇、异丙醇)中。同时,二维二硫化钼粉体可以根据需要以不同浓度重新分散,有利于二维二硫化钼的应用。因具有优异的分散性和丰富的边缘活性位点,二维二硫化钼粉体在芬顿反应中表现出优异且稳定的催化性能,有效提高了芬顿反应效率。2.利用溶剂热法对二硫化钼进行表面改性处理,实现了在低沸点极性溶剂中液相剥离制备二维二硫化钼。改性二硫化钼表面的带负电荷亲水性团簇显着提高了二硫化钼在低沸点溶剂中的分散性和剥离效率。研究了溶剂热改性条件对二硫化钼亲水性和液相剥离效率的影响和机理。制备的二维二硫化钼具有高的结晶度,横向尺寸小于160 nm,层数在3层左右。考察了不同低沸点极性溶剂中二硫化钼的剥离效率和形貌结构。剥离效率从高到低依次为:异丙醇、乙醇、甲醇、纯水。研究了二维二硫化钼异丙醇分散液直接应用于电解水析氢催化剂的性能。当电流密度在10 mA·cm-2时,对应的起始过电位为-0.42 mV,且具有良好的催化稳定性。该方法为制备二维二硫化钼低沸点分散液提供了新途径。3.液相剥离法一步原位制备二维二硫化钼/零维碳复合材料。首先利用水热炭化法得到了碳球和碳量子点。它们的平均尺寸分别为40.6 nm和2.1 nm,因表面含有大量亲水性官能团具有优异的水分散性。以碳球和碳量子点分别作为固体分散剂在纯水中液相剥离二硫化钼,一步原位制备了二维二硫化钼/碳球和二维二硫化钼/碳量子点复合材料。研究了pH值、二硫化钼初始浓度、剥离时间、碳球及碳量子点浓度对液相剥离二硫化钼的影响以及复合材料的结构形貌。二维二硫化钼的横向尺寸小于320 nm,层数在6层以下。二维二硫化钼/零维碳复合材料在水中具有良好的分散稳定性。实验和理论计算证明,二维二硫化钼能够与零维碳上的疏水区域自发稳定结合。亲水基团(羧基、羟基)在水中发生电离,使得二硫化钼表面电荷增加。片间强的静电斥力使其能够稳定存在。同时以零维碳作为固体分散剂液相剥离得到了缺陷少的石墨烯和二维二硫化钨,证明了这一技术具有普适性。二维二硫化钼/碳量子点复合材料作为吸附剂能够有效地吸附亚甲基蓝。这是一种简单高效且可规模化制备二维二硫化钼/零维碳复合材料的新方法。4.以氧化石墨作为固体分散剂,在纯水中液相剥离一步原位制备了二维二硫化钼/氧化石墨烯复合材料。研究了 pH值、二硫化钼初始浓度和尺寸、剥离时间、氧化程度对液相剥离的影响。氧化程度对于有效的剥离和分散二硫化钼起到了非常重要的作用。表征分析了二维二硫化钼/氧化石墨烯复合材料的形貌结构和组成。二维二硫化钼均匀地附着在氧化石墨烯的表面,平均横向尺寸为180.3 nm,平均层数为9层。利用第一性原理,研究了氧化石墨能够分散二硫化钼的机理,结果证明:氧化石墨的疏水区域能够自发的与二硫化钼结合,而亲水区域与二硫化钼结合力较弱。将复合材料还原、真空抽滤后制备了具有多孔结构的二维二硫化钼/还原氧化石墨烯复合薄膜。用作固态超级电容器电极材料时,表现出了优越的电化学性能。

刘蕊[10](2020)在《氮掺杂碳基碳化钼复合材料的合成及析氢性能研究》文中研究指明氢能作为一种高效、清洁、环保的二次能源,具有高的能量密度、优异的燃烧性能、清洁无污染等众多优点。氢能的发展很大程度上取决于制氢技术工艺的发展,而电解水制氢是一种有前景的制氢方法,该技术的关键是研发高效稳定和廉价的电催化剂。目前,电解水制氢工艺最有效的电催化剂是铂基催化剂,因铂的价格高昂和存储量低,严重制约了该类催化剂的广泛应用。研究表明,过渡金属碳化物(碳化钼、碳化钨等)在电催化析氢反应(HER)中表现出优异的活性,其中碳化钼具有低成本、高化学稳定性、良好的催化活性以及类似铂的d带电子结构,是最有潜力替代贵金属的电催化剂之一。基于此,本论文的研究思路是利用绿色廉价的原材料和简单的水热法来制备二维碳基碳化钼催化剂,研究其结构和形貌等对电解水析氢反应性能的影响,研究结果和结论如下:(1)选择钼酸盐和PVP为原料进行前体自组装,设计并合成了一种由Mo2C纳米颗粒(NPs)和N掺杂的2D碳纳米网组成的新型催化剂(2D Mo2C/C)。详细研究了碳化温度和水热条件对碳化钼析氢性能的影响,通过控制实验条件,实现对复合材料形貌和性能的调控。2D Mo2C/C在碱性和酸性介质中表现出优异的HER性能,在10 m A cm-2的电流密度下具有152m V和196 m V的过电位,塔菲尔斜率分别是60.6 m V dec-1和70 m V dec-1,以及较大的双层电容值分别是10.1 m F cm-2和5.6 m F cm-2,且在3000次循环伏安扫描和恒电位电解的稳定性测试中表现出良好的稳定性。得益于二维碳纳米网的稳健结构和介孔特性,以及超细的Mo2C纳米晶,所制备的二维纳米碳/碳化钼复合材料在碱性和酸性条件下均具有出色的HER电催化活性,结果优于已报道的其他的Mo2C催化剂。该方法没有使用其他添加剂,合成过程简便、绿色和高效,利用二维网状材料防止纳米颗粒团聚可为催化剂的设计和合成提供依据和参考。(2)在钼酸铵、PVP的体系中,通过改变三聚氰胺的量,调控催化剂的形貌和结构,制备得到氮掺杂的碳/碳化钼纳米颗粒(Mo2C/NC)。在此基础上,系统地考察了三聚氰胺的添加量对催化剂形貌和性能的影响,在添加量为0.31 g时,Mo2C/NC在碱性和酸性介质中表现出优异的HER性能,在10 m A cm-2的电流密度下具有134 m V和166 m V的过电位,塔菲尔斜率分别是58.7 m V dec-1和69.8 m V dec-1,以及较大的双层电容值分别是12.1m F cm-2和8.8 m F cm-2。在酸性中3000次循环伏安扫描和恒电位电解的稳定性测试中表现出良好的稳定性,而在碱性中催化剂可能发生腐蚀导致稳定性有所下降,但是催化性能均得到提高。因此,适宜的氮掺杂及分散良好的碳化钼颗粒使得催化剂在碱性和酸性条件下表现出优异的析氢性能。

二、钼在催化领域的应用研究与进展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、钼在催化领域的应用研究与进展(论文提纲范文)

(1)高岭石基复合材料在光催化领域应用的研究进展(论文提纲范文)

0 引 言
1 高岭石结构
2 高岭石基光催化复合材料的制备及其特性
    2.1 TiO2/高岭石基复合材料
        2.1.1 TiO2/高岭石
        2.1.2 TiO2/高岭石/其他物质
    2.2 g-C3N4/高岭石
    2.3 ZnO/高岭石
    2.4 其他材料/高岭石
3 高岭石基光催化材料应用
    3.1 制 氢
    3.2 CO2还原
    3.3 降解有机污染物
    3.4 灭 菌
4 结语与展望

(2)金属搭载共价有机框架材料的合成、表征及选择性催化研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 COFs材料发展与现状
        1.2.1 COFs材料概述
        1.2.2 COFs材料合成与表征方法
        1.2.3 COFs材料在催化领域中的应用
    1.3 论文的研究内容和创新
        1.3.1 研究内容与方法
        1.3.2 特色与创新
第2章 COFs及其功能化材料的设计、合成与表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 COF-BTDH合成
        2.2.3 COP-BTDH合成
        2.2.4 COF-LUZ1 合成
        2.2.5 Pd/COF-BTDH制备
        2.2.6 材料的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 COF-BTDH的合成与表征
        2.3.2 Pd/COF-BTDH的制备与表征
    2.4 本章小结
    2.5 COF-BTDH晶胞信息及原子坐标
第3章 Pd/COF-BTDH区域选择性催化Heck反应
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 区域选择性氧化Heck反应
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 条件优化
        3.3.2 底物范围普适性研究
        3.3.3 区域选择性探讨
        3.3.4 重复使用性研究
        3.3.5 机理探讨
    3.4 本章小结
    3.5 化合物结构表征
第4章 Pd/COF-BTDH在烯烃双芳基化中的应用研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 IiPr卡宾合成
        4.2.3 [Pd(IPr)Cl_2]_2合成
        4.2.4 Pd(IiPr)(OTs)_2合成
        4.2.5 双芳基化反应
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Pd/COF-BTDH催化双芳基化反应
        4.3.2 Pd(IiPr)(OTs)_2催化双芳基化反应
    4.4 本章小结
    4.5 化合物结构表征
第5 章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录 A 化合物核磁图谱
附录 B DFT计算数据
附录 C 单晶数据
在学期间主要科研成果
致谢

(3)金属纳米团簇及其衍生材料的制备与光催化性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
缩略语表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 金属纳米团簇概述
        1.2.1 金属纳米团簇的特点及分类
        1.2.2 金属纳米团簇在光催化领域的研究进展
    1.3 金属纳米团簇基衍生材料概述
        1.3.1 金属纳米团簇基衍生材料的分类及特点
        1.3.2 金属纳米团簇基衍生材料在光催化领域的研究进展
    1.4 本文的主要研究内容及技术路线
        1.4.1 本论文主要研究内容
        1.4.2 本论文的技术路线
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验试剂及仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 主要表征手段及测试方法
        2.2.1 材料组成和结构表征
        2.2.2 光电性质表征
        2.2.3 光催化性能测试
第3章 铈-氧簇及其UiO型 MOFs材料的制备和光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 铈-氧簇及其UiO型 MOFs材料的制备与表征
        3.2.1 铈-氧簇及其UiO型 MOFs材料的制备
        3.2.2 官能团化铈-氧簇基UiO型 MOFs材料的制备
        3.2.3 铈-氧簇及其UiO型 MOFs材料的组成及结构表征
        3.2.4 铈-氧簇基UiO型 MOFs材料的光学性质表征
    3.3 铈-氧簇基UiO型 MOFs材料的光催化性能以及稳定性研究
    3.4 铈-氧簇基UiO型 MOFs材料光生载流子行为及光催化机理
        3.4.1 铈-氧簇基UiO型 MOFs材料光生载流子分离及输运行为研究
        3.4.2 铈-氧簇基UiO型 MOFs材料的光催化反应机理研究
    3.5 本章小结
第4章 不同配体保护金纳米团簇的制备及表征
    4.1 引言
    4.2 金纳米团簇配体的选取原理及制备表征
        4.2.1 金纳米团簇配体的选取原理
        4.2.2 手性NHCs配体及其金属配合物的制备
        4.2.3 手性NHCs配体及其金属配合物的表征
    4.3 不同配体保护金纳米团簇的制备与表征
        4.3.1 手性NHCs配体保护金纳米团簇的制备与表征
        4.3.2 苯乙硫醇配体保护金纳米团簇Au_(25)(PET)_(18)的制备与表征
        4.3.3 卡托普利配体保护金纳米团簇Au_(25)(Capt)_(18)的制备与表征
        4.3.4 有机膦配体保护金纳米团簇Au_(13)(PR)_5Cl_2的制备与表征
    4.4 不同配体保护金纳米团簇光学性质比较
    4.5 本章小结
第5章 不同配体保护金纳米团簇的光催化性能及机理研究
    5.1 引言
    5.2 不同配体保护金纳米团簇的光催化性能研究
        5.2.1 手性NHCs配体保护金纳米团簇的光催化性能研究
        5.2.2 其他配体保护金纳米团簇的光催化性能研究
        5.2.3 光催化对照实验及不对称催化反应拓展
    5.3 不同配体保护金纳米团簇的光催化稳定性研究
    5.4 不同配体保护金纳米团簇的光催化机理研究
        5.4.1 手性NHCs配体保护金纳米团簇的光催化机理研究
        5.4.2 其他配体保护金纳米团簇的光催化机理研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得创新性成果
致谢
个人简历

(4)类石墨烯MoS2及其复合材料插层-爆炸制备机理与应用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 类石墨烯MoS_2材料结构
    1.2 类石墨烯MoS_2材料的制备方法
    1.3 类石墨烯MoS_2材料的应用
        1.3.1 润滑性能
        1.3.2 光电性能
        1.3.3 气体与光电传感器件
        1.3.4 催化性能
    1.4 基于类石墨烯MoS_2复合材料
        1.4.1 类石墨烯MoS_2/聚合物纳米复合材料
        1.4.2 类石墨烯MoS_2无机纳米复合材料及其应用
    1.5 类石墨烯MoS_2材料的催化活性调控
        1.5.1 热催化活性调控
        1.5.2 电催化活性调控
        1.5.3 光催化活性调控
    1.6 本文主要研究内容
2 材料制备与表征测试方法
    2.1 材料与设备
        2.1.1 实验材料与试剂
        2.1.2 实验设备与仪器
    2.2 材料制备方法
        2.2.1 类石墨烯MoS_2插层-爆炸制备
        2.2.2 类石墨烯MoS_2/CNT纳米复合材料制备
    2.3 表征与测试方法
        2.3.1 材料物相与晶体结构表征
        2.3.2 材料微观形貌表征
        2.3.3 材料性能测试
    2.4 本章小结
3 插层-爆炸法制备类石墨烯二维材料探索
    3.1 前言
    3.2 类石墨烯MoS_2材料插层-爆炸制备及表征
        3.2.1 类石墨烯MoS_2插层-爆炸制备
        3.2.2 类石墨烯MoS_2物相与结构分析
        3.2.3 类石墨烯MoS_2形貌分析
        3.2.4 XPS图谱分析
        3.2.5 插层-爆炸剥离机理分析
    3.3 爆炸法制备二维材料普适性研究
        3.3.1 爆炸法剥离类石墨烯WS_2与h-BN
        3.3.2 物相与晶体结构表征
        3.3.3 微观形貌表征
    3.4 本章小结
4 类石墨烯MoS_2插层-爆炸可控制备与剥离机理分析
    4.1 前言
    4.2 类石墨烯MoS_2插层工艺优化及机理分析
        4.2.1 氧化插层工艺优化
        4.2.2 氧化插层二硫化钼表征分析
        4.2.3 氧化插层机理分析
    4.3 类石墨烯MoS_2爆炸剥离机理分析
        4.3.1 爆炸剥离工艺设计
        4.3.2 类石墨烯MoS_2材料表征分析
        4.3.3 爆炸剥离机理分析
    4.4 本章小结
5 插层-爆炸制备类石墨烯MoS_2材料磁性能研究
    5.1 前言
    5.2 类石墨烯二硫化钼磁性能测试
        5.2.1 磁化测试
        5.2.2 磁力显微镜测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 磁化性能分析
        5.3.2 磁力显微镜分析
    5.4 类石墨烯MoS_2磁性第一性原理计算
        5.4.1 模型搭建与计算方法
        5.4.2 计算结果与分析
        5.4.3 1T-MoS_2磁性能计算
    5.5 本章小结
6 类石墨烯MoS_2/CNT纳米复合材料制备及电催化性能
    6.1 前言
    6.2 类石墨烯MoS_2/CNT纳米复合材料制备、表征与测试
        6.2.1 复合材料制备
        6.2.2 物相与表面形貌分析
        6.2.3 电催化析氢性能测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 物相与晶体结构分析
        6.3.2 表面形貌分析
        6.3.3 复合材料电催化析氢性能研究
    6.4 类石墨烯MoS_2/CNT纳米复合材料HER第一性原理计算
        6.4.1 模型搭建与计算方法
        6.4.2 计算结果与分析
        6.4.3 1T-MoS_2电催化析氢性能计算
    6.5 本章小结
7 结论
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
    附录1:已发表学术论文
    附录2:已获得国家专利
    附录3:主持或参与的科研项目
致谢

(5)二硫化钼与大洋黏土复合催化剂的制备及其光催化和催化加氢性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二硫化钼的研究现状
        1.2.1 二硫化钼的结构
        1.2.2 二硫化钼的制备方法
        1.2.3 二硫化钼的应用
    1.3 大洋黏土的研究现状
    1.4 本文的研究意义与研究内容
第2章 实验部分
    2.1 化学试剂
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 结构表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜分析(SEM)
        2.3.3 透射电镜分析(TEM)
        2.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.5 N_2吸附脱附测试
        2.3.6 接触角测试
        2.3.7 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
        2.3.8 紫外-可见分光光谱分析(UV-Vis)
第3章 2H-MoS_2/PC的制备及其结构和光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 样品的制备与表征
        3.2.1 2H-MoS_2/PC的制备
        3.2.2 对比样的制备
        3.2.3 光催化性能测试方法
    3.3 2H-MoS_2/PC的结构分析
    3.4 2H-MoS_2/PC的光催化降解盐酸四环素性能分析
    3.5 2H-MoS_2/PC的光催化杀菌性能分析
    3.6 光催化机理分析
    3.7 本章小结
第4章 1T-MoS_2/PC的制备及其结构和催化加氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品的制备及性能测试
        4.2.1 1T-MoS_2/PC的制备
        4.2.2 对比样的制备
        4.2.3 催化加氢性能测试方法
    4.3 1T-MoS_2/PC的结构分析
    4.4 1T-MoS_2/PC的催化加氢性能分析
        4.4.1 催化剂浓度的影响
        4.4.2 催化加氢反应温度的影响
    4.5 催化加氢机理分析
    4.6 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士期间取得的科研成果
致谢

(6)基于层状氢氧化物的超薄纳米结构及其催化电解水产氢性能研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 前言
    2.2 氢能简述
    2.3 电解水制氢的研究进展
        2.3.1 电解水制氢历程
        2.3.2 电解水反应机理
        2.3.3 电催化水分解制氢反应评价参数
        2.3.4 电解水制氢理论研究进展
    2.4 电催化剂的种类及制备策略
    2.5 二硫化钼纳米材料的制备方法及电催化析氢性能
        2.5.1 机械剥离法
        2.5.2 液相剥离法
        2.5.3 离子插层剥离法
        2.5.4 水热法制备MoS_2
        2.5.5 化学气相沉积法
    2.6 层状过渡金属氢氧化物的电催化研究与制备
        2.6.1 液相剥离法制备层状氢氧化物
        2.6.2 自下而上制备层状氢氧化物(LMHs)
    2.7 本论文选题思路与研究内容
3 超薄1T-MoS_2/NiS_2的制备与电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与来源
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验步骤
        3.2.4 电化学产氢测试
        3.2.5 表征方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 前驱体的制备与表征
        3.3.2 产物的合成与表征
        3.3.3 电化学产氢测试
    3.4 小结
4 NiRu金属氢氧化物超细纳米线的制备与电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与来源
        4.2.2 表征方法
        4.2.3 实验步骤
        4.2.4 电化学产氢测试方法
        4.2.5 电化学产氢测试方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 产物的表征
        4.3.2 电化学产氢测试
    4.4 本章小结
5 NiVRu氢氧化物超细纳米线的制备与电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与来源
        5.2.2 表征方法
        5.2.3 合成步骤
        5.2.4 电化学产氢测试方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 产物的表征
        5.3.2 电化学产氢测试
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 样品表征所用仪器与方法
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(7)水滑石/MoS2复合结构的构筑及其光催化分解水耦合CO2还原性能探究(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 光催化及光催化CO_2还原
        1.2.1 光催化在能源和环境领域的应用
        1.2.2 光催化反应机理
        1.2.3 光催化剂能带结构
        1.2.4 光催化CO_2还原基本原理
        1.2.5 光催化CO_2还原的挑战与展望
    1.3 水滑石材料概述
        1.3.1 水滑石材料简介
        1.3.2 水滑石的性质
        1.3.3 水滑石的制备
        1.3.4 水滑石的应用
    1.4 二硫化钼材料概述
        1.4.1 二硫化钼材料简介
        1.4.2 二硫化钼的催化活性位点
        1.4.3 二硫化钼在光催化领域的应用
第二章 LDH/MoS_2异质结浓度的调控及其可见光CO_2还原研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 催化剂合成
        2.2.3 实验仪器
        2.2.4 仪器表征
        2.2.5 光催化二氧化碳还原反应
        2.2.6 光电化学测试
        2.2.7 电化学测试
        2.2.8 理论计算
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 合成材料的结构和形貌
        2.3.2 CO_2光催化还原性能探究
        2.3.3 构效关系探究
    2.4 小结
第三章 LDH/MoS_2催化剂组分比例的调控及其可见光CO_2还原研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 催化剂合成
        3.2.3 实验仪器
        3.2.4 仪器表征
        3.2.5 光催化二氧化碳还原反应
        3.2.6 电化学测试
        3.2.7 理论计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 合成材料的结构和形貌
        3.3.2 CO_2光催化还原性能探究
        3.3.3 构效关系探究
    3.4 小结
第四章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文及申报专利情况
作者简介
导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

(8)过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    第一节 简介
        1.1.1 引言
        1.1.2 超级电容器的基本原理
        1.1.3 电催化分解水产氢的基本原理
    第二节 超级电容器电极材料和电催化分解水产氢材料的研究进展
        1.2.1 超级电容器电极材料的研究进展
        1.2.2 电催化分解水电极材料的研究进展
    第三节 金属氮化物在超级电容器和电催化分解水产氢中的应用
        1.3.1 金属氮化物的研究进展
        1.3.2 过渡金属氮化物的研究进展
        1.3.3 过渡金属氮化物在超级电容器和电催化产氢中的应用
        1.3.4 优化过渡金属氮化物超级电容器和电催化产氢应用中性能的策略
    第四节 选题意义与研究内容
    参考文献
第二章 形貌调控优化过渡金属氮化物电容性能的研究
    第一节 引言
    第二节 Ti片上构建自支撑TiN纳米阵列及其电容性能研究
        2.2.1 引言
        2.2.2 实验部分
        2.2.3 结果与讨论
        2.2.4 本节小结
    第三节 泡沫Ni上构建VN/多孔碳复合材料的电容性能研究
        2.3.1 引言
        2.3.2 实验部分
        2.3.3 结果与讨论
        2.3.4 本节小结
    第四节 本章小结
    参考文献
第三章 构建氮化物/氧化物复合电极优化电催化材料析氢性能的研究
    第一节 引言
    第二节 MoN_x/CeO_2复合物电极的强电子协同作用实现碱性条件下高效析氢反应
        3.2.1 引言
        3.2.2 实验部分
        3.2.3 结果与讨论
        3.2.4 本节小结
    第三节 本章小结
    参考文献
第四章 形貌调控以及提高活性离子浓度优化氮化物电催化析氢性能的研究
    第一节 引言
    第二节 优化钼源的选择调控形貌以及Mo~(3+)浓度提升MoN_x碱性析氢性能
        4.2.1 引言
        4.2.2 实验部分
        4.2.3 结果与讨论
        4.2.4 本节小结
    第三节 本章小结
    参考文献
第五章 构建复合物对其他过渡金属(Ni、Cu、W和V)氮化物电催化产氢性能影响的研究
    第一节 引言
    第二节 CeO_2对MN/CeO_2 (M=Ni、Cu、W、V)电催化产氢性能影响的研究
        5.2.1 引言
        5.2.2 实验部分
        5.2.3 结果与讨论
        5.2.4 本节小结
    第三节 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
致谢
攻读博士学位期间获奖情况、公开发表的论文
附录:英文论文(原文)
学位论文评阅及答辩情况表

(9)液相剥离法制备二维二硫化钼功能材料及其机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二维二硫化钼的制备
        1.2.1 化学气相沉积法
        1.2.2 湿化学合成法
        1.2.3 微机械剥离法
        1.2.4 插层剥离法
        1.2.5 电化学剥离法
        1.2.6 液相剥离法
    1.3 二维二硫化钼/碳材料的制备
        1.3.1 二维二硫化钼/石墨烯
        1.3.2 二维二硫化钼/零维碳材料
    1.4 二维二硫化钼的应用概述
        1.4.1 电催化剂
        1.4.2 芬顿反应催化剂
        1.4.3 吸附剂
        1.4.4 超级电容器
    1.5 本课题的研究意义与研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 凝聚沉淀法制备二维二硫化钼粉体及应用研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 实验方法
    2.2 分析表征方法
    2.3 实验结果与分析
        2.3.1 二维二硫化钼分散液表征
        2.3.2 二维二硫化钼粉体的制备机理分析及表征
        2.3.3 二维二硫化钼粉体芬顿催化性能研究
    2.4 本章小结
第三章 表面改性液相剥离法制备二维二硫化钼低沸点分散液的研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验药品
        3.1.2 实验仪器
        3.1.3 实验方法
    3.2 分析表征方法
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 表面改性二硫化钼的机理分析及表征
        3.3.2 二维二硫化钼低沸点分散液的制备和表征
        3.3.3 电催化析氢性能
    3.4 本章小结
第四章 零维碳材料辅助水相剥离二硫化钼原位制备复合材料
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验药品
        4.1.2 实验仪器
        4.1.3 实验方法
    4.2 分析表征方法
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 碳量子点及碳球的表征
        4.3.2 碳量子点辅助水相剥离二硫化钼
        4.3.3 碳球辅助水相剥离二硫化钼
        4.3.4 零维碳材料辅助水相剥离二硫化钼机理分析
        4.3.5 二维二硫化钼/碳量子点复合材料的吸附性能
    4.4 本章小结
第五章 氧化石墨辅助水相剥离二硫化钼原位制备复合材料
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验药品
        5.1.2 实验仪器
        5.1.3 实验方法
    5.2 分析表征方法
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 氧化石墨辅助水相剥离二硫化钼影响因素探究
        5.3.2 氧化石墨辅助水相剥离二硫化钼机理分析
        5.3.3 二维二硫化钼/氧化石墨烯复合材料的表征
        5.3.4 二维二硫化钼/还原氧化石墨烯膜
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
研究成果
作者及导师简介
附件

(10)氮掺杂碳基碳化钼复合材料的合成及析氢性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 氢能利用研究现状
        1.1.1 氢能的优势及应用
        1.1.2 氢的制备
    1.2 纳米碳化钼的性质及制备
        1.2.1 碳化钼的性质
        1.2.2 纳米碳基碳化钼的制备方法
    1.3 纳米碳基碳化钼及其复合材料的应用
    1.4 纳米碳基碳化钼在电催化析氢中的应用
        1.4.1 研究现状
        1.4.2 存在问题
    1.5 研究目的及意义
    1.6 研究内容
第2章 实验内容和方法
    2.1 主要实验试剂与仪器
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 主要实验仪器与设备
    2.2 复合材料制备
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 X射线粉末衍射表征
        2.3.2 扫描电子显微镜表征
        2.3.3 N2吸脱附表征
        2.3.4 拉曼光谱分析
        2.3.5 X射线光电子能谱
    2.4 电极的制备及电化学性能测试
        2.4.1 电极的制备
        2.4.2 电化学性能测试
第3章 2D网状纳米碳基碳化钼的制备及析氢性能
    3.1 引言
    3.2 主要实验试剂与仪器
        3.2.1 主要实验试剂
        3.2.2 主要实验仪器与设备
    3.3 实验内容
        3.3.1 2D网状纳米碳基碳化钼的制备
        3.3.2 材料表征
        3.3.3 2D网状纳米碳基碳化钼的析氢性能
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 结构与形貌表征
        3.4.2 析氢性能
    3.5 小结
第4章 氮掺杂纳米碳基碳化钼的制备及析氢性能
    4.1 引言
    4.2 主要实验试剂与仪器
        4.2.1 主要实验试剂
        4.2.2 主要实验仪器与设备
    4.3 实验内容
        4.3.1 氮掺杂纳米碳基碳化钼的制备
        4.3.2 材料表征
        4.3.3 氮掺杂纳米碳基碳化钼的析氢性能
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 结构与形貌表征
        4.4.2 析氢性能
    4.5 小结
第5章 结论与创新
    5.1 结论
    5.2 创新
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

四、钼在催化领域的应用研究与进展(论文参考文献)

  • [1]高岭石基复合材料在光催化领域应用的研究进展[J]. 赵蕴璞,程宏飞,曹洲,贾悦发. 人工晶体学报, 2022
  • [2]金属搭载共价有机框架材料的合成、表征及选择性催化研究[D]. 韩继尧. 齐鲁工业大学, 2021(09)
  • [3]金属纳米团簇及其衍生材料的制备与光催化性能研究[D]. 邱雪英. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
  • [4]类石墨烯MoS2及其复合材料插层-爆炸制备机理与应用研究[D]. 杨帆. 西安建筑科技大学, 2021
  • [5]二硫化钼与大洋黏土复合催化剂的制备及其光催化和催化加氢性能研究[D]. 孙启玮. 吉林大学, 2021(01)
  • [6]基于层状氢氧化物的超薄纳米结构及其催化电解水产氢性能研究[D]. 陈晓煜. 北京科技大学, 2021(02)
  • [7]水滑石/MoS2复合结构的构筑及其光催化分解水耦合CO2还原性能探究[D]. 邱聪慧. 北京化工大学, 2020(02)
  • [8]过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究[D]. 王丛. 山东大学, 2020(08)
  • [9]液相剥离法制备二维二硫化钼功能材料及其机理研究[D]. 尹翔鹭. 北京化工大学, 2020(01)
  • [10]氮掺杂碳基碳化钼复合材料的合成及析氢性能研究[D]. 刘蕊. 太原理工大学, 2020(07)

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钼在催化中的应用研究与进展
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