納米碳材料具有比表面積大、孔結(jié)構豐富、電子傳輸速率高、導熱性好、表面易被功能化修飾等優(yōu)異的物理化學特性,因此常被用于能源、催化、環(huán)保、電子等重要的領域。在催化研究領域,納米碳材料不但可以被用作催化活性組分的載體,其本身經(jīng)功能化修飾后也可以被用作一些重要化學反應的非金屬催化劑。在能源轉(zhuǎn)化與存儲研究領域,納米碳材料以其優(yōu)異的電子傳輸性能常被用作重要的電極材料。因此,發(fā)展新型功能化納米碳材料并探索其在催化及能源相關領域的應用對于促進催化領域的綠色可持續(xù)發(fā)展與可再生能源的存儲和利用具有重要的意義。本論文的主要研究結(jié)果如下:(1)發(fā)展了以羥基磷灰石為模板和促進劑、以含氮有機小分子1,10-鄰菲羅啉為前體制備氮摻雜的功能化碳材料NC(HAP)的方法,并探索了該功能化碳材料作為催化劑和電極材料的應用。該含氮碳材料在芐胺氧化偶聯(lián)反應中表現(xiàn)出較強的催化活性和產(chǎn)物選擇性(轉(zhuǎn)化率:95%,選擇性:100%),作為超級電容器電極材料時,也表現(xiàn)出較好的電化學性能,在電流密度為0.5 A/g時的比電容為366 F/g,在10 A/g時經(jīng)過5000次充放電循環(huán),其電容保持率為98.5%。(2)發(fā)展了以甲殼素單體N-...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 功能化碳材料的研究現(xiàn)狀
        1.1.1 功能化碳材料的制備
        1.1.2 功能化碳材料在催化領域中的應用
        1.1.3 功能化碳材料在超級電容器領域的應用
    1.2 羥基磷灰石簡介
    1.3 論文構思
第二章 實驗部分
    2.1 化學藥品與試劑
    2.2 碳材料的制備
    2.3 材料的表征
        2.3.1 X射線衍射譜(XRD)
        2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 拉曼光譜儀(Raman)
        2.3.4 熱重分析(TGA)
        2.3.5 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.6 比表面孔徑分析儀
        2.3.7 氣相色譜儀(GC)
        2.3.8 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)
        2.3.9 電化學工作儀
    2.4 催化性能測試
    2.5 電化學性能測試
        2.5.1 電極制備
        2.5.2 電化學測試
第三章 鄰菲羅啉衍生的氮摻雜碳材料用于催化氧化反應和超級電容器的研究
    3.1 前言
    3.2 材料的制備
        3.2.1 合成NC(HAP)和g-C(HAP)
        3.2.2 合成NC(SiO₂),g-C(SiO₂),g-C(SiO₂)-Ca和 g-C(SiO₂)-P
    3.3 密度泛函理論計算
    3.4 催化氧化性能的測試
        3.4.1 催化氧化反應活性
        3.4.2 檢測反應過程中產(chǎn)生的過氧化氫
        3.4.3 捕獲反應中間體的實驗
        3.4.4 NC(HAP)上掩蔽羰基實驗
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 羥基磷灰石在制備NC(HAP)中的作用
        3.5.2 HRTEM分析
        3.5.3 XPS表征
        3.5.4 氮氣吸脫附實驗
        3.5.5 催化活性的測試
        3.5.6 催化反應機理研究
        3.5.7 電化學性能測試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 甲殼素單體衍生的氮摻雜碳材料應用于超級電容器
    4.1 引言
    4.2 材料制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 結(jié)構表征
        4.3.2 氮氣吸脫附實驗
        4.3.3 SEM和 TEM分析
        4.3.4 XPS表征
        4.3.5 電化學性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 木質(zhì)素磺酸鈉衍生的硫摻雜碳材料應用于超級電容器
    5.1 引言
    5.2 材料制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 XRD與 Raman分析
        5.3.2 氮氣吸脫附實驗
        5.3.3 XPS表征
        5.3.4 HRTEM表征
        5.3.5 電化學性能的測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間取得的科研成果



本文編號：3837489