ZIF--67衍生材料的制备及其电催化析氧反应性能的研究的任务书.docx

ZIF--67衍生材料的制备及其电催化析氧反应性能的研究的任务书
任务书
一、研究背景及意义
随着全球经济的快速发展，人们对能源需求的日益增长，传统能源如化石燃料等已经无法满足人们对能源的需求。因此，寻找新型的清洁、高效能源已成为当今全球的热点问题。其中，水分解是一种广泛研究的储氢技术，在能源转化、环境保护等方面有着广泛的应用前景。尤其是在石油资源萎缩、环境污染加剧、全球气候变化等问题严峻的背景下，水分解具有更为重要的意义。
当前，电催化析氧反应（OER）是电解水的主要过程之一，因此提高析氧反应的电催化性能是提高水分解效率、降低制氢成本的重要途径。现有的多种催化剂在OER中表现出优秀的电催化性能，但也存在一些问题，比如高成本、低稳定性、复杂的合成工艺等，这些问题制约了其在实际应用中的推广和使用。因此，寻找新型的电催化析氧催化剂，成为当前研究的一个重要方向。
ZIF-67是一种金属有机框架（MOF）材料，由过渡金属离子（如Zn2+）和有机配体（如2-methylimidazole）通过化学键相连而构成的三维网状结构的配位聚集物，具有高比表面积、结构可调性、热稳定性和化学稳定性等特点。而在ZIF-67的基础上进行衍生改性，可以得到更具有优异性能的功能材料。
因此，本课题组拟对ZIF-67衍生材料的制备及其在电催化析氧反应上的表现进行研究，旨在为电催化析氧反应的研究提供新型材料的思路和方法。
二、研究内容
1.制备ZIF-67材料：采用有机合成、溶剂热合成等方法，制备ZIF-67材料。
2.衍生改性：通过化学合成方法，引入不同的官能团，控制对ZIF-67的衍生度，并用不同的检测技术对衍生材料进行表征。
3.电催化性能测试：采用电化学方法评价衍生材料的电催化析氧性能，测定衍生材料的电解水析氧电位、过电势等相关性能指标，并对其进行表彰和解释。
4.比较分析：对衍生材料与其他常用催化剂在OER性能上的表现进行比较分析，评价其优越性能。
三、研究计划及论文结构
1.第一阶段（一个月）：收集文献资料，了解ZIF-67的制备方法和电催化析氧反应的基本原理。
2.第二阶段（两个月）：进行ZIF-67的制备和衍生改性，以及相关的表征工作，优化实验条件，寻找合适的实验方法和条件。
3.第三阶段（两个月）：进行电催化性能测试，获取OER性能指标等数据。
4.第四阶段（两个月）：对数据进行比较分析，得出结论并撰写论文。
5.第五阶段（一个月）：修改论文，完善实验数据和文献引用，并进行论文答辩。
四、预期结果
1.成功制备ZIF-67材料并进行了衍生改性，通过相关表征确认了ZIF-67衍生材料的结构和性质。
2.测定并评价了ZIF-67衍生材料的电催化析氧反应性能，获得了有关性能指标的数据，对其电催化性能进行了表彰和解释。
3.对ZIF-67衍生材料与其它常用催化剂在OER性能上的表现进行比较分析，并评价其优越性能，为新型电解水制氢材料的研究提供了一条新思路。
五、参考文献
1.Li,Y.,&He,T.(2019).Zinc-basedmetal-organicframeworksforelectrocatalysis.JournalofMaterialsChemistryA,7(48),27203-27220.
2.Hou,Y.,Huang,T.,&Ellis,T.(2019).Recentdevelopmentofelectrocatalystsforwatersplitting.ChemicalSocietyReviews,48(10),2576-2602.
3.Huo,P.,Li,Y.,Wang,L.,&Zhao,Y.(2020).Recentadvancesintheelectrocatalyticwatersplittingofmetal–organicframeworks.DaltonTransactions,49(22),7255-7276.
4.Zhang,J.,Luo,Y.,Xie,Y.,&Zhang,G.(2015).Progressandperspectiveofelectrocatalyticwatersplitting.JournalofMaterialsChemistryA,3(31),15135-15145.