MOFS及其衍生材料在能源与环境领域的应用

目录第1章 金属有机框架材料 11.1 MOFs材料发展历史 11.2 MOFs的结构特点 61.3 MOFs的设计与合成 71.3.1 结构设计的影响因素 71.3.2 常见的金属节点 151.4 MOFs的合成方法 231.4.1 水热/溶剂热法 231.4.2 扩散法 231.4.3 微波辅助法 231.4.4 超声法 241.4.5 机械搅拌法 241.4.6 电化学合成法 251.5 几种常见MOFs的合成方法及影响因素 251.5.1 MOF-5 251.5.2 MOF-177 271.5.3 MOF-74 291.5.4 HKUST-1 311.5.5 UiO-66 321.5.6 MOF-808 341.5.7 MIL-53 351.5.8 MIL-88 371.5.9 MIL-100 391.5.10 MIL-101 401.5.11 ZIFs系列(ZIF-8和ZIF-67) 421.6 MOFs在不同领域的应用 481.6.1 MOFs在传感器中的应用 481.6.2 MOFs在催化中的应用 511.6.3 MOFs在压电/铁电中的应用 531.6.4 MOFs在药物传输和靶向治疗领域的应用 55参考文献 58第2章 MOFs材料在能源气体存储与分离中的应用 732.1 引言 732.2 MOFs材料在能源气体存储中的应用 752.2.1 储氢 752.2.2 储甲烷 822.3 MOFs材料在能源气体分离中的应用 872.3.1 MOFs材料对轻烃气体的分离机理 872.3.2 C2s碳氢化合物/甲烷的吸附分离 882.3.3 乙炔/乙烯的吸附分离 912.3.4 烯烃/烷烃的吸附分离 922.4 COFs和HOFs材料在能源气体存储与分离中的应用概述 96参考文献 98第3章 MOFs及其衍生物在光催化水分解和CO2还原方面的应用 1043.1 MOFs及其衍生物在光催化水分解方面的应用 1043.1.1 光催化水分解的基本原理 1043.1.2 MOFs材料光催化水分解的基本原理 1063.1.3 MOFs材料的改性策略 1063.2 MOFs及其衍生物在光催化CO2还原方面的应用 1223.2.1 引言 1223.2.2 光催化CO2还原机理 1233.2.3 MOFs材料应用于光催化CO2还原 1243.2.4 MOFs衍生物应用于光催化CO2还原 1363.2.5 小结 142参考文献 142第4章 MOFs及其衍生物在电催化方面的应用 1514.1 电催化技术的介绍 1514.1.1 电解水技术的发展历程 1514.1.2 电解水基本原理 1514.1.3 氧还原反应机理 1544.1.4 二氧化碳还原反应机理 1554.1.5 氮还原反应机理 1574.1.6 催化剂的设计原则 1584.1.7 评估电催化活性的评价指标 1594.2 MOFs及其衍生物作电催化剂的简介 1624.2.1 原始MOFs材料作电催化剂的发展 1624.2.2 MOFs衍生物作电催化剂的优势 1634.3 MOFs衍生物在HER方面的研究进展 1644.3.1 MOFs衍生的磷化物用于HER 1644.3.2 MOFs衍生的碳(氮)化物用于HER 1654.3.3 MOFs衍生的贵金属/过渡金属材料用于HER 1674.4 MOFs衍生物在OER方面的应用 1684.4.1 MOFs衍生的氧(氢氧)化物用于OER 1684.4.2 MOFs衍生的磷化物用于OER 1714.5 MOFs衍生物在ORR方面的应用 1724.6 MOFs及其衍生物在多功能催化剂方面的应用 1754.6.1 MOFs及其衍生物用于HER/OER 1754.6.2 MOFs及其衍生物用于OER/ORR 1764.6.3 MOFs及其衍生物用于ORR/OER/ORR 1784.7 MOFs及其衍生物在二氧化碳还原方面的应用 1784.7.1 MOFs材料用于CO2RR 1794.7.2 MOFs衍生碳材料用于CO2RR 1974.7.3 MOFs衍生单原子材料用于CO2RR 2004.7.4 MOFs衍生金属/金属化合物用于CO2RR 2134.8 MOFs及其衍生物在氮还原方面的应用 2224.8.1 MOFs材料用于NRR 2234.8.2 MOFs复合材料用于NRR 2254.8.3 MOFs衍生碳材料用于NRR 2274.8.4 MOFs衍生单原子材料用于NRR制氨 2284.8.5 MOFs衍生金属/金属化合物用于NRR 2314.9 MOFs及其衍生物用于其他电催化反应 2364.9.1 MOFs及其衍生物用于硝酸还原制氨 2364.9.2 MOFs用于电合成尿素 2404.9.3 MOFs衍生物用于氢氧化反应 2414.9.4 MOFs衍生物用于有机物氧化反应 2434.10 总结 248参考文献 250第5章 MOFs材料在超级电容器领域的应用 2625.1 引言 2625.2 MOFs及其复合材料用于超级电容器电极 2645.3 MOFs衍生碳材料用于超级电容器电极 2685.4 MOFs衍生过渡金属基纳米材料用于超级电容器电极 2735.4.1 过渡金属(氢)氧化物 2735.4.2 过渡金属硫化物 2775.4.3 过渡金属磷化物 2805.4.4 过渡金属氧酸盐化合物 2835.4.5 过渡金属氮化物和硼化物 286参考文献 288第6章 MOFs材料在电池中的应用 2926.1 金属离子电池 2926.1.1 锂离子电池 2926.1.2 钠离子电池 3036.1.3 其他离子电池 3096.2 金属-空气电池 3206.2.1 锂-氧气电池 3206.2.2 锌-空气电池 3316.2.3 MOFs衍生材料在钠/镁/铝-空气电池中的应用 3456.3 锂-硫电池 3496.3.1 锂-硫电池简介 3496.3.2 锂-硫电池组成 3506.3.3 锂-硫电池小结 3576.4 固态电解质 3576.4.1 原始MOFs基固态电解质 3586.4.2 MOFs基聚合物固态电解质 3616.4.3 离子液体@MOFs基固态电解质 3636.4.4 固态电解质小结 3656.5 锂负极保护 3656.5.1 集流体涂层改性 3666.5.2 构建三维锂负极 3676.5.3 锂负极保护小结 370参考文献 370第7章 MOFs材料在大气污染控制中的应用 3837.1 引言 3837.2 MOFs材料用于含硫气体的脱除 3847.2.1 H2S 3857.2.2 SO2 3887.3 MOFs材料用于含氮气体的脱除 3907.3.1 NOx 3917.3.2 NH3 3987.4 MOFs材料用于挥发性有机物气体的脱除 3997.4.1 VOCs的吸附 3997.4.2 VOCs的催化燃烧 4017.5 MOFs材料用于其他污染气体的脱除 4037.5.1 CO 4037.5.2 Hg0 4067.6 展望 408参考文献 409第8章 MOFs及其衍生物在水处理中的应用 4168.1 引言 4168.2 适用于水处理的MOFs材料 4198.3 MOFs及其衍生材料在水处理中的应用 4208.3.1 吸附技术 4208.3.2 高级氧化技术 4258.3.3 膜处理技术 4318.4 MOFs及其衍生材料在水处理应用中的毒性与缓解 4378.5 MOFs材料应用于水处理的挑战和前景 438参考文献 439第9章 MOFs及其衍生物在海水资源提取中的应用 4459.1 引言 4459.2 MOFs在海水提铀中的应用 4469.2.1 ZIFs系列 4479.2.2 MILs系列 4539.2.3 UiOs系列 4579.3 MOFs在海水提锂中的应用 4659.3.1 多晶MOFs膜 4669.3.2 MOFs混合基质膜 4689.3.3 MOFs通道膜 4699.4 展望 471参考文献 472