燃料電池是現(xiàn)代社會主要的、有效的發(fā)電裝置,可以將化學能直接轉化為電能,具有高效、清潔、低噪音等優(yōu)點,在實際生活中得到了廣泛的應用。在氧還原反應（ORR）中鉑及其合金是使用最廣泛的催化劑,但它們的成本高、儲量少和穩(wěn)定性差,不利于燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。因此,科學家們致力于尋找高效、廉價的非金屬催化劑,以減少或取代鉑及其鉑基合金催化劑的使用。石墨烯具有大的比表面積,高的楊氏模量,良好的導電性,高電荷遷移率等優(yōu)點可作為電催化的載體。然而,由于石墨烯的化學穩(wěn)定性太高、不親水、與其他介質的相互作用較弱、難溶于有機溶劑并且層與層之間有較強的范德華力,容易產(chǎn)生聚集等缺點。因此,需要對石墨烯進行改性,改性后的石墨烯廣泛應用各個領域,其作用機制也相繼被提出和揭示。本論文基于密度泛函理論的第一性原理方法,研究了S-N雙摻雜石墨烯、氧化石墨烯在氧還原反應中的催化作用以及氮摻雜石墨烯催化氧還原反應活性位點的影響因素。主要內容如下:首先,本文使用B3LYP/6-31G**方法研究了S-N雙摻雜石墨烯催化ORR的作用機制,構建了不同位置的S和N原子摻雜模型,通過電荷、自旋密度和OOH基團的吸附能對其催化活性位點進行... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

富勒烯(0D)、CNT(1D)、石墨烯(2D)和三維碳納米材料的結構

圖 1.2 褶皺的石墨烯表面2.2 石墨烯的功能化功能化石墨烯的研究引起了廣大研究者的關注。功能化石墨烯通常采用的手段摻雜（摻雜可以改變石墨烯表面電荷的分布使其具有較高的活性）。所謂的摻雜是通過化學方法將非金屬元素（氮[11-17]、氧[18-19]、磷[21-22]、硫[23]、硼[24-27]、硅[28]、等）、鹵族元素（氟、氯、溴、碘等[29]）、金屬元素（鋁、銻[30]等）、過渡金屬素（鐵、鋅、鈷、鎳、鈀、銅、鉑等）以及其他元素摻入碳材料內部或吸附在表（圖 1.3）。

圖 1.2 褶皺的石墨烯表面烯的功能化墨烯的研究引起了廣大研究者的關注。功能化石墨烯通常采可以改變石墨烯表面電荷的分布使其具有較高的活性）。所方法將非金屬元素（氮[11-17]、氧[18-19]、磷[21-22]、硫[23]、硼[24元素（氟、氯、溴、碘等[29]）、金屬元素（鋁、銻[30]等）、、鈷、鎳、鈀、銅、鉑等）以及其他元素摻入碳材料內部或。


本文編號：3539063