鈷鎳基配位聚合物的構(gòu)筑及電催化析氫性能研究
配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接,形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。
一、項目進展
創(chuàng)意計劃階段
二、負責(zé)人及成員
姓名
學(xué)院/所學(xué)專業(yè)
入學(xué)/畢業(yè)時間
祝渙鈞
化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)
2019年9月至2023年6月
吳凌志
化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)
2019年9月至2023年6月
鄭毅
化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)
2019年9月至2023年6月
王梓
化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)
2019年9月至2023年6月
武辰禹
化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)
2019年9月至2023年6月
三、指導(dǎo)教師
姓名
學(xué)院/所學(xué)專業(yè)
職務(wù)/職稱
研究方向
覃玲
化學(xué)與化工學(xué)院
副教授
多功能配位聚合物材料的合成及應(yīng)用研究
四、項目簡介
配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接,形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。它具有多樣的拓撲結(jié)構(gòu),并且稀疏多孔,密度較低。這些特點使得它在吸附,催化,儲能的各個方面有著優(yōu)良的效果。
本項目主要目的在于合成鈷/鎳基配位聚合物,選擇合適的有機配體與金屬離子鈷/鎳通過配位鍵構(gòu)筑得到鈷鎳基配位聚合物,利用單晶衍射、元素分析、紅外光譜等方法對其結(jié)構(gòu)及組成進行表征,或者通過合成和摻雜的方式,調(diào)控它的析氫性能,設(shè)計出高催化活性和穩(wěn)定性、低成本的非貴金屬催化劑。
項目組成員通過設(shè)計選擇有機配體與金屬離子,通過溶劑熱方法合成了多種金屬有機框架材料,并將其熱解得到衍生材料。通過線性伏安掃描法等多種實驗方法測試了它們的電催化性能,其中化合物Ni-MOF的初始電位為-356mV,Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通過摻雜Zn2+后,過電位降低到-307 mV,Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我們還合成了一種對金屬離子(Fe3+)與抗生素(加替沙星)有明顯檢測效果的鋅基材料,可作為多功能探針檢測水中金屬離子和抗生素的殘余量。由于化合物沒有催化位點,我們通過摻雜鈷金屬的方式,改善了它的電催化析氫性能,使它具有較低的初始電位(-423 mV)、較低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。
項目為研究高性能和穩(wěn)定性的HER電催化劑及金屬離子和抗生素?zé)晒馓结槻牧系脑O(shè)計合成提供了可行的思路。
合肥工業(yè)大學(xué)
2022-07-27