隨著經(jīng)濟的發(fā)展,環(huán)境污染和能源短缺日益凸顯,對可持續(xù)綠色的能源需求的不斷增大,直接推動了太陽能轉(zhuǎn)化和儲存技術(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,利用太陽光為動力,以半導(dǎo)體氧化物為媒介,把水裂解成氧氣和氫氣。對半導(dǎo)體氧化物電極的制備和設(shè)計成為熱點。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,制備的光電陽極用于光解水領(lǐng)域。本文采用改進的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。通過控制反應(yīng)時間,研究時間對氧化產(chǎn)物氧化程度的影響,在中溫反應(yīng)4 h后,氧化基團的含量并沒有隨著反應(yīng)時間的增加而增多。對氧化石墨烯進行原子力顯微鏡的表征,探索了基底、超聲時間、制樣方式、破碎與否對氧化石墨烯形貌的影響。利用熱還原法對氧化石墨烯進行還原,探索還原時間、溫度對石墨中sp2恢復(fù)程度的影響,在溫度為400?С時間為30 min時,石墨烯的電導(dǎo)率達到10000 S/m。采用水熱-退火兩步法在FTO基底上制備了一...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：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 研究內(nèi)容和意義
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗方法
    2.1 實驗藥品與儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗方法
        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 實驗部分
        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 中溫氧化時間對氧化石墨烯的影響
        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 實驗部分
        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光電催化性能測試條件
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 β-FeOOH表征
        4.3.2 溫度對 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 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 α-Fe₂O₃電極光解水的機理分析
    小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3975591