隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境污染和能源短缺日益凸顯,對(duì)可持續(xù)綠色的能源需求的不斷增大,直接推動(dòng)了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存技術(shù)的發(fā)展。氫氣是一種高效、環(huán)保的能源。光電化學(xué)裂解水,利用太陽(yáng)光為動(dòng)力,以半導(dǎo)體氧化物為媒介,把水裂解成氧氣和氫氣。對(duì)半導(dǎo)體氧化物電極的制備和設(shè)計(jì)成為熱點(diǎn)。而石墨烯作為一種新興材料,已廣泛的應(yīng)用在能源領(lǐng)域。在本論文以石墨烯的制備、一維α-Fe₂O₃納米陣列的制備和改性為重點(diǎn),制備的光電陽(yáng)極用于光解水領(lǐng)域。本文采用改進(jìn)的Hummers制備氧化石墨烯,再采用熱還原法制備石墨烯。以石墨為原料,濃硫酸作為插層物,KMnO4作為氧化劑。通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間,研究時(shí)間對(duì)氧化產(chǎn)物氧化程度的影響,在中溫反應(yīng)4 h后,氧化基團(tuán)的含量并沒有隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增多。對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行原子力顯微鏡的表征,探索了基底、超聲時(shí)間、制樣方式、破碎與否對(duì)氧化石墨烯形貌的影響。利用熱還原法對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行還原,探索還原時(shí)間、溫度對(duì)石墨中sp2恢復(fù)程度的影響,在溫度為400?С時(shí)間為30 min時(shí),石墨烯的電導(dǎo)率達(dá)到10000 S/m。采用水熱-退火兩步法在FTO基底上制備了一...

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 石墨烯的發(fā)展
        1.1.1 石墨的性質(zhì)與用途
        1.1.2 石墨烯的發(fā)展
    1.2 石墨烯的制備方法
        1.2.1 液相和熱剝離法
        1.2.2 化學(xué)氣相沉積(CVD)
        1.2.3 在SiC上制備石墨烯
        1.2.4 其它制備石墨烯的方法
    1.3 石墨烯半導(dǎo)體復(fù)合物的制備
        1.3.1 石墨烯半導(dǎo)體復(fù)合物的制備方法
    1.4 石墨烯半導(dǎo)體復(fù)合材料的在能源領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.1 光解水產(chǎn)氫背景和原理
        1.4.2 α-Fe₂O₃作為光電陽(yáng)極材料
        1.4.3 石墨烯在提高催化劑光解水的應(yīng)用
    1.5 研究?jī)?nèi)容和意義
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 Hummers制備氧化石墨烯
        2.2.2 制備一維 α-Fe₂O₃納米棒陣列
        2.2.3 制備 α-Fe₂O₃/rGO復(fù)合物
    2.3 納米陣列的表征方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 X射線粉末衍射儀
        2.3.3 原子力顯微鏡
第3章 石墨烯的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 氧化石墨烯的制備
        3.2.2 石墨烯的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 中溫氧化時(shí)間對(duì)氧化石墨烯的影響
        3.3.2 氧化石墨烯的表征
        3.3.3 氧化石墨烯的還原
        3.3.4 還原條件對(duì)石墨烯的影響
        3.3.5 石墨烯的AFM表征
    小結(jié)
第4章 α-Fe₂O₃NA/rGO復(fù)合物的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 β-FeOOH納米棒的制備
        4.2.2 α-Fe₂O₃納米棒陣列的制備
        4.2.3 α-Fe₂O₃/rGO復(fù)合物的制備
        4.2.4 α-Fe₂O₃/rGO光電催化性能測(cè)試條件
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 β-FeOOH表征
        4.3.2 溫度對(duì) β-FeOOH納米棒陣列表面形貌的影響
        4.3.3 α-Fe₂O₃納米棒陣列的表征
        4.3.4 旋涂參數(shù)對(duì) α-Fe₂O₃NΑ/rGO的影響
        4.3.5 α-Fe₂O₃NΑ/rGO復(fù)合物的表征
        4.3.6 α-Fe₂O₃NA/rGO中石墨烯的量對(duì)形貌和光學(xué)性能的影響
        4.3.7 α-Fe₂O₃/rGO的光電催化性能研究
        4.3.8 石墨烯增強(qiáng) α-Fe₂O₃電極光解水的機(jī)理分析
    小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3975591