近年來(lái),由于能源危機(jī)與環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,發(fā)展可再生能源迫在眉睫,其中能量的轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存裝置是關(guān)鍵。燃料電池和超級(jí)電容器在能量的轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存中有良好的應(yīng)用前景,但是燃料電池陰極氧還原反應(yīng)速率低、超級(jí)電容器能量密度低仍然是其發(fā)展的瓶頸。在本論文中,我們用簡(jiǎn)單的電化學(xué)方法,制備了硫/氮共摻雜的石墨烯,并將其應(yīng)用于燃料電池氧還原反應(yīng)的催化中;還制備了電化學(xué)氧化、化學(xué)還原的石墨紙,并將其用作柔性超級(jí)電容器電極材料。通過(guò)電化學(xué)剝離,以三聚氰胺和硫酸銨混合溶液為電解質(zhì)溶液,一步合成硫/氮共摻雜石墨烯,可用作高效氧還原催化劑。在合成過(guò)程中,三聚氰胺和硫酸銨共同作為電解質(zhì),既提高了石墨棒剝離的效率,又為原位摻雜石墨烯提供了氮源和硫源。結(jié)果表明,氮元素和硫元素均勻地分布在整個(gè)石墨烯納米片中,產(chǎn)物較原始石墨具有更大的層間距和更高的缺陷密度。硫/氮共摻雜石墨烯在催化氧還原反應(yīng)中展現(xiàn)出良好的催化活性,起始電位為0.88 V,且遵循高效的四電子轉(zhuǎn)移機(jī)制（電位為0.5 V時(shí)電子轉(zhuǎn)移數(shù)為3.98）。另外,該樣品還有優(yōu)異的穩(wěn)定性和甲醇耐受性,具有很好的應(yīng)用前景。另外,以硫酸和硝酸的混合溶液做電解質(zhì),對(duì)石墨紙進(jìn)行電化學(xué)氧... 

【文章來(lái)源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 石墨烯的概述
        1.1.1 石墨烯的發(fā)展
        1.1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.1.3 石墨烯的性能
        1.1.4 石墨烯的制備
            1.1.4.1 機(jī)械剝離法
            1.1.4.2 液相剝離法
            1.1.4.3 氧化還原法
            1.1.4.4 化學(xué)氣相沉積法
            1.1.4.5 球磨法
            1.1.4.6 電化學(xué)剝離法
    1.2 電催化氧還原反應(yīng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氧還原反應(yīng)的研究背景
        1.2.2 氧還原反應(yīng)的機(jī)理
        1.2.3 氧還原反應(yīng)的催化劑主要類型
            1.2.3.1 貴金屬催化劑
            1.2.3.2 金屬-氮-碳催化劑
            1.2.3.3 無(wú)金屬催化劑
        1.2.4 無(wú)金屬催化劑的合成方法
            1.2.4.1 熱退火處理法
            1.2.4.2 溶劑熱處理法
            1.2.4.3 水熱處理法
    1.3 超級(jí)電容器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超級(jí)電容器的研究背景
        1.3.2 超級(jí)電容器的能量?jī)?chǔ)存機(jī)理
            1.3.2.1 雙電層電容器
            1.3.2.2 贗電容器
        1.3.3 超級(jí)電容器的電極材料
            1.3.3.1 碳基材料
            1.3.3.2 過(guò)渡金屬氧化物
            1.3.3.3 導(dǎo)電聚合物
    1.4 本課題研究目的和意義
第二章 一步電化學(xué)法原位合成硫/氮共摻雜的石墨烯在催化氧還原反應(yīng)中的應(yīng)用
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
            2.2.2.1 硫/氮共摻雜石墨烯的合成
            2.2.2.2 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    2.3 結(jié)論
第三章 可擴(kuò)展制備電化學(xué)氧化部分還原的石墨紙電極用于柔性高倍率性能固態(tài)電容器
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
            3.2.2.1 電化學(xué)氧化石墨紙
            3.2.2.2 組裝全固態(tài)超級(jí)電容器
            3.2.2.3 組裝全固態(tài)超級(jí)電容器
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
            3.2.3.1 不同氧化處理石墨紙的制備和表征
            3.2.3.2 不同氧化處理石墨紙的電化學(xué)性能表征
            3.2.3.4 固態(tài)超級(jí)電容器的電化學(xué)性能表征
    3.3 結(jié)論
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
攻讀學(xué)位期間的獎(jiǎng)勵(lì)情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文編號(hào)：3625572