LDHs@MOFs核壳式纳米复合材料的导向制备及其电催化性能研究

基本信息
批准号:21601011
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:邵明飞
学科分类:
依托单位:北京化工大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张丛,周蕾,栗振华,安红莉,肖凯名,李剑波,杨绮慧
关键词:
电催化层状双金属氢氧化物碳骨架材料金属有机框架化合物导向生长
结项摘要

The design of highly active and cost-effective catalysts for energy storage and conversion applications is a critical strategy in the pursuit of sustainable energy. In this program, we are proposed to develop a facile and effective synthesis approach to prepare high performance carbon-based electrocatalysts via directed growth of metal-organic framework (MOFs) arrays on the surface of layered double hydroxides (LDHs), followed by a subsequent pyrolysis process. Based on the strong metal-imidazole interaction between the transition metal cations in the LDHs layers and the organic linkers in the MOFs, a new strategy will be developed to fabricate uniform MOF crystal arrays on the surface of LDHs nanoplatelet. Followed by the subsequent pyrolysis process, well-defined two dimensional carbon-based networks with fine control over morphology and chemical compound can be obtained, which is expected to be high performance electrocatalysts in the field of O2 and CO2 reduction reactions. Therefore, this project provides a facile and cost-effective strategy for the fabrication of core-shell LDHs/MOFs nanostructures, which can be used in the construction of uniformly two-dimensional carbon-based architectures for efficient energy storage and conversion systems.

开发高活性、低成本且环境友好的电催化剂,在绿色可持续能源领域具有重要的研究意义。本项目以层状双金属氢氧化物(LDHs)导向生长金属有机框架化合物(MOFs)晶体阵列为基础,设计合成核壳结构的LDHs@MOFs纳米复合材料,并以此为前体制备多孔有序的新型二维碳骨架材料,研究其电催化性能。利用LDHs主体层板与MOFs中有机配体之间的配位作用,发展以LDHs定位生长MOFs晶体阵列的新方法,并揭示LDHs主客体作用与MOFs晶粒取向生长的内在关系;以LDHs@MOFs作为前驱体,通过碳化处理,制备多孔有序结构的新型二维碳骨架材料;深入研究二维碳骨架材料在氧气和二氧化碳还原领域的应用,揭示其催化作用机理并实现性能强化。本项目工作为新型碳基纳米材料的设计、制备提供一种新思路和新方法,在能量存储与转换领域具有重要的理论价值和实际应用前景。

项目摘要

开发高活性、低成本且环境友好的电催化剂,在绿色可持续能源领域具有重要的研究意义。本项目以层状双金属氢氧化物(LDHs)导向生长金属有机框架化合物(MOFs)晶体阵列为基础,设计合成了核壳结构的LDHs@MOFs纳米复合材料,并以此为前体制备了多孔有序的新型二维碳骨架材料,展现出优异的电催化性能。利用LDHs主体层板与MOFs中有机配体之间的配位作用,发展了以LDHs定位生长MOFs晶体阵列的新方法;以LDHs@MOFs作为前驱体,通过碳化处理,制备了多孔有序结构的新型二维碳骨架材料;研究了二维碳骨架材料在氧还原及电解水领域的应用,实现了性能强化。本项目工作为新型碳基纳米材料的设计、制备提供一种新思路和新方法,在能量存储与转换领域具有重要的意义。相关工作已在Chem、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等期刊发表SCI收录的论文16篇,其中影响因子10以上的论文10篇,受国际化学领域知名学术刊物Adv. Energy Mater.邀请,撰写特约综述1篇。申请国家发明专利4项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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