ZIF-8微纳晶体的控制合成

以二水合乙酸锌为锌源,2-甲基咪唑为有机侨联配体,通过水热法快速合成沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-8,采用XRD、SEM等表征手段表明该材料具有高结晶度,且形貌规整、尺寸均一。研究了不同锌源和Zn^(2+)/2-甲基咪唑的不同物质的量比条件下ZIF-8的结构和形貌的变化规律,深入探究其影响机理,对合成可控形貌的ZIF材料具有重大意义。

基于GCMC的ZIF-8(Zn)对二氧化碳的吸附过程研究

采用固体吸附材料实现二氧化碳的物理吸附过程,对于二氧化碳捕集与降低能耗–有着十分积极的作用。ZIF-8(Zn)作为一种稳定性强、孔隙率大的金属有机框架材料,有着较好的利用前景。本文基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)对ZIF-8(Zn)吸附CO_(2)的过程进行模拟,同时通过体积法测得ZIF-8(Zn)的CO_(2)吸附等温线,证明仿真结果相对可靠。在此基础上,计算得到不同温度压力下的吸附量与吸附热,发现温度的增加使得吸附量呈现下降的趋势;同时,吸附量随着压力的增加而增长,增长趋势呈现先快速上升后趋于平缓的趋势。ZIF-8(Zn)与CO_(2)的吸附热相较于CO_(2)之间的吸附热而言较大,CO_(2)分子间吸附热随压力增加或温度的降低而增加。本文为ZIF-8(Zn)吸附二氧化碳过程提供了理论支撑。

外交变磁场对碳纸原位负载MOFs衍生氮掺杂多孔碳OER性能的影响

采用溶剂热法在碳纸(carbon paper,CP)表面分别原位负载2种金属有机框架(metal organic frame,MOFs)前驱体(记为Zn-MOF-74和ZIF-8),经900℃高温热处理后前驱体衍生为氮掺杂多孔碳,得到氮掺杂多孔碳@CP电催化剂材料,分别记为CP-Zn-MOF-74-900-N_(2)和CP-ZIF-8-900-N_(2)。研究CP的组成、孔结构以及外磁场强度对电催化剂OER(oxygen evolution reaction,析氧反应)性能的影响。结果表明,原位负载的ZIF-8在CP的纤维表面形成致密的棱形十二面体颗粒层,热处理后在纤维表面形成均匀的纳米级氮掺杂碳材料。ZIF-8-900-N_(2)的比表面积为1559 m^(2)/g,孔径为0.57 nm,孔容为1.59 cm^(3)/g,具有最佳的磁性能和磁致发热性能。碳纸和氮掺杂多孔碳@CP材料中,CP-ZIF-8-900-N_(2)具有最小的OER过电势和Tafel斜率,分别为334 mV(电流密度为10 mA/cm^(2),经过iR矫正)和187 mV/dec(decade,十进)。当存在外磁场时,随磁场强度增大,催化剂的OER过电势先降低然后稳定不变,当外磁场强度为5.54×10^(−3) T时,CP-ZIF-8-900-N_(2)的过电势达到最小值,为316 mV(没有经过iR矫正),比未引入磁场时下降约20.4%,这主要归因于磁流体动力学效应导致气泡尺寸减小、气泡聚结增强,使得气泡从电极表面的解吸得到改善。