石墨烯是一種具有單層原子厚度的二維平面結(jié)構(gòu)碳材料。其擁有眾多優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域。對石墨烯進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)組裝是實現(xiàn)其實際應(yīng)用的重要途徑。本論文從新方法和新效應(yīng)的角度出發(fā),突破傳統(tǒng)石墨烯組裝材料結(jié)構(gòu)的限制,以性能為導(dǎo)向,設(shè)計和制備得到了從微納米級別到宏觀尺寸上不同尺度的新型石墨烯基功能組裝材料,對各種尺度上的石墨烯基組裝材料進(jìn)行了電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換與存儲方面的性能研究。主要研究成果如下:1.零維（類）石墨烯基納米膠囊（1）我們開發(fā)了一種基底誘導(dǎo)的方法來制備氮摻雜多孔石墨烯納米膠囊。理論計算結(jié)果證實了基底對石墨烯氮摻雜和造孔過程有著明顯的增強(qiáng)作用。得益于高的氮摻雜含量、大的比表面積和分級多孔的結(jié)構(gòu),材料表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能氧氣還原-氧氣析出反應(yīng)電催化活性和穩(wěn)定性,甚至接近商業(yè)鉑碳和氧化釕電催化劑的性能。（2）利用新型“類多巴胺”分子作為碳前驅(qū)體,通過模板法實現(xiàn)了富缺陷多孔類石墨烯納米膠囊的可控制備。該材料具有超高的比表面積、分級微/介孔結(jié)構(gòu)和高吡啶氮摻雜含量。電化學(xué)測試結(jié)果表明,基于納米膠囊的電催化劑顯示出了優(yōu)異的雙功能氫氣析出-氧氣析出反應(yīng)電催化活性和穩(wěn)定性,優(yōu)于其它所有... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

石墨烯：構(gòu)成其它維度碳材料的基元[2]

圖 1.2（a）氧化石墨烯和（b）還原型氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)模型[35]Figure 1.2 Structure models of (a) GO and (b) rGO[35]沉積法被認(rèn)為是生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的最有效的方法[25-27]前驅(qū)體分子通過高溫催化分解得到活性的碳碎片，然后格結(jié)構(gòu)的過程。2009 年，Li 等人首次利用甲烷為碳源在了單層覆蓋率達(dá)到 95%的大面積（30 英寸）石墨烯薄膜

圖 1.3 褶皺石墨烯納米顆粒掃描電子顯微鏡圖[36]Figure 1.3 SEM images of crumpled graphene nanoparticles[36]法，模板法也是制備石墨烯基納米顆粒的一種有效方法作為模板，苯作為碳源，通過化學(xué)氣相沉積合成出了一[38]。該材料集成了高導(dǎo)電性、高比表面積、多孔結(jié)構(gòu)等 π-π 堆疊而損失表面的不足。Choi 等人采用鎳納米顆同樣通過化學(xué)氣相沉積制備出了均一的石墨烯空心納米出利用聚苯乙烯微球為模板，通過調(diào)節(jié)溶液的 pH 值，控顆粒上的組裝，丙酮洗滌除去模板后得到空心的石墨烯烯基纖維高超課題組首次使用濕紡紡絲法制備得到了一維石墨


本文編號：3119955