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《離子導(dǎo)電金屬—有機骨架的設(shè)計合成及其性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中文圖書分類號：O647.3密級：公開UDC：540學(xué)校代碼：10005博士學(xué)位論文DOCTORDISSERTATION論文題目：離子導(dǎo)電金屬-有機骨架的設(shè)計合成及其性能研究論文作者：楊帆學(xué)科：應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)教師：李建榮論文提交日期：2017年5月UDC：28學(xué)校代碼：10005中文圖書分類號：TQ028.8學(xué)號：B201305015密級：公開北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文題目:離子導(dǎo)電金屬-有機骨架的設(shè)計合成及其性能研究英文題目:DESIGN,SYNTHSISANDPROPERTYOFION-CONDUCTIVEMETAL-ORGANICFRAMEWORKS論文作者
2、：楊帆學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究方向：納米及功能材料的制備與應(yīng)用申請學(xué)位：工學(xué)博士指導(dǎo)教師：李建榮教授所在單位：環(huán)境與能源工程學(xué)院答辯日期：2017年5月授予學(xué)位單位：北京工業(yè)大學(xué)DissertationSubmittedtoBeijingUniversityofTechnologyforDoctorDegreeofEngineeringDESIGN,SYNTHSISANDPROPERTYOFION-CONDUCTIVEMETAL-ORGANICFRAMEWORKSMajorinAppliedChemistryBeijingUniversityofTechnology
3、May，2017獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：楊帆日期：2017年6月15日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手
4、段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：楊帆日期：2017年6月15日導(dǎo)師簽名：李建榮日期：2017年6月15日摘要摘要當(dāng)前，全球能源需求的不斷增長和環(huán)境惡化的日益加劇促使人們開發(fā)和利用替代傳統(tǒng)化石燃料的新能源。其中，清潔、高效的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）和安全、低成本的鈉離子電池（SIBs）技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。因此，作為兩種能量轉(zhuǎn)化/存儲技術(shù)的核心，電解質(zhì)的研究變的尤為重要。近年來，金屬-有機骨架材料（metal-organicframeworks，簡稱MOFs）經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)成為化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域重要的研究熱點之一。MOFs以其
5、合成方法簡單、結(jié)構(gòu)多樣、性質(zhì)及功能豐富的特點，在氣體吸附與儲存、分離、傳感、催化等眾多領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在應(yīng)用前景。在導(dǎo)電領(lǐng)域，盡管基于離子導(dǎo)電MOFs的研究鮮有報道，但是已有研究初步證明，與傳統(tǒng)有機聚合物電解質(zhì)相比，離子導(dǎo)電MOFs具有結(jié)構(gòu)明確、可設(shè)計性強及導(dǎo)電機理易于研究的優(yōu)勢。目前，電導(dǎo)率普遍較低且穩(wěn)定性差是制約離子導(dǎo)電MOFs應(yīng)用的主要原因。針對這些問題，本論文重點研究了幾個系列高穩(wěn)定且具有良好導(dǎo)電性能MOFs的設(shè)計合成，結(jié)構(gòu)表征，性能評價；提出兩種改變或提高M(jìn)OFs質(zhì)子電導(dǎo)率的策略，揭示了結(jié)構(gòu)特征與電導(dǎo)率的關(guān)系。此外，首次對MOFs在鈉離子固體電解質(zhì)中的應(yīng)用進(jìn)
6、行探究，發(fā)展了一種作為鈉離子固體電解質(zhì)的離子液體@MOF復(fù)合材料的制備方法，所得材料具有良好鈉離子導(dǎo)電性能。主要研究內(nèi)容如下：第一，為研究提升MOFs導(dǎo)電性的方法，選擇了一系列高穩(wěn)定性的UiO-66-X（–X=–SO3H，–2COOH，–NH2，–H或–Br）MOFs的質(zhì)子導(dǎo)電性。通過阻抗測試，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子電導(dǎo)率（σ）的順序為：UiO-66-SO3H≈UiO-66-2COOH>UiO-66-NH2>UiO-66>UiO-66-Br。特別是在25℃和97%的相對濕度（RH）條件下，UiO-66-SO3H和UiO-66-2COOH表現(xiàn)出優(yōu)異的質(zhì)子導(dǎo)電性，其σ值可分別達(dá)到3
7、.4×10–3和1.0×10–3Scm–1，明顯高于該系列其他幾個MOFs。由于各MOF僅在官能團上有區(qū)別，因而進(jìn)一步系統(tǒng)考察了官能團的親水性、酸性、尺寸效應(yīng)、數(shù)量以及極性對MOFs質(zhì)子導(dǎo)電性的影響。通過使用熱重-質(zhì)譜聯(lián)用（TG-MS）分析水分子與MOFs間的相互作用力，并借助分子模擬計算水分子在MOFs孔道中的吸附熱（–Qst、）和水分子中氧原子與官能團上的H或Br的距離的徑向分布函數(shù)（RDFs），證明了–SO3H和–COOH基團的酸性和親水性對MOFs孔道中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成有著重要的影響，并最終導(dǎo)致UiO-66-SO3H和UiO-66-2COOH的高質(zhì)子電導(dǎo)率
8、。同時，研
