發(fā)布時(shí)間：2018-05-20 11:51

  本文選題：石墨烯 + 過渡金屬��； 參考：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：石墨烯,一種sp2雜化的二維晶體、單原子厚度的新型碳材料,具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、高電子遷移率、穩(wěn)定性和大的比表面積等,在催化劑領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值,近年來引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。本論文以石墨烯為基礎(chǔ)材料,與過渡金屬氧化物材料進(jìn)行復(fù)合,開展對(duì)石墨烯復(fù)合催化劑結(jié)構(gòu)和性能的研究,并進(jìn)一步發(fā)掘其在能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下:我們首先采用電化學(xué)的方法制備電解水析氧催化劑。依次在FTO玻璃上,用電量控制法沉積石墨烯三維多孔網(wǎng)絡(luò)(PGF)和無定型氧化鈷(Co-Pi),得到具有三維多孔結(jié)構(gòu)的Co-Pi@PGF復(fù)合催化劑,對(duì)其電解水析氧性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明,石墨烯網(wǎng)絡(luò)能有效增大Co-Pi催化劑的表面積和電催化活性位點(diǎn)的數(shù)量,從而加快催化劑/電解質(zhì)界面的反應(yīng)速率,有效降低析氧反應(yīng)的過電位。其次,我們通過調(diào)控鐵鎳混合氫氧化物的形貌以及三維石墨烯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),利用一步水熱法構(gòu)建了鐵鎳層狀雙氫氧化物/碳納米管交聯(lián)三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)復(fù)合材料(FeNi-LDH@3DG/CNTs),研究發(fā)現(xiàn)其催化析氧的性能遠(yuǎn)高于平面型鐵鎳層狀雙氫氧化物(FeNi-LDH),這種獨(dú)特的三維復(fù)合結(jié)構(gòu)具有更小的過電位,降低了電荷傳輸電阻及催化析氧反應(yīng)過程中界面上的電荷轉(zhuǎn)移電阻,從而提高了析氧反應(yīng)的催化效率。另外,我們發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合催化劑對(duì)氧還原反應(yīng)同樣有催化作用,使得它能夠作為雙功能催化劑,可潛在用于金屬 空氣電池等電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存領(lǐng)域。
[Abstract]:Graphene, a sp2 hybrid two-dimensional crystal, a new carbon material with single atomic thickness, has excellent electrical conductivity, high electron mobility, stability and large specific surface area, and has important potential applications in the field of catalysts. In recent years, researchers at home and abroad have attracted wide attention. In this paper, graphene was used as the basic material, and the structure and properties of graphene composite catalyst were studied, and its application in energy conversion and storage was explored. The main research contents are as follows: firstly, we prepared electrolytic water oxygen evolution catalyst by electrochemical method. In turn, Co-Pi@PGF composite catalysts with three dimensional porous structure were prepared on FTO glass by electrically controlled deposition of graphene three dimensional porous network (PGF) and amorphous cobalt oxide Co-PiG. The oxygen evolution of electrolytic water was tested. The results show that graphene network can effectively increase the surface area of Co-Pi catalyst and the number of electrocatalytic active sites, thus accelerate the reaction rate of catalyst / electrolyte interface, and effectively reduce the overpotential of oxygen evolution reaction. Secondly, we regulate the morphology of Fe-Ni mixed hydroxides and the network structure of three dimensional graphene. The Fe-Ni layered double hydroxide / carbon nanotube crosslinked three dimensional graphene network composite (FeNi-LDHR 3DG / CNTsN) was constructed by one-step hydrothermal method. It was found that the catalytic oxygen evolution of the composite was much higher than that of the planar Fe-Ni layered double hydroxide FeNi-LDHN. The three-dimensional composite structure has smaller overpotential The charge transfer resistance and the charge transfer resistance at the interface in the process of catalytic oxygen evolution are reduced, thus the catalytic efficiency of the oxygen evolution reaction is improved. In addition, we found that the composite catalyst can also catalyze the oxygen reduction reaction, which makes it possible to be used as a bifunctional catalyst for electrochemical energy conversion and storage in metal / air batteries.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;O643.36

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本文編號(hào)：1914509