發(fā)布時(shí)間：2023-08-09 15:32

　　人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的環(huán)保意識(shí)和能源需求推動(dòng)了從傳統(tǒng)化石燃料向清潔可再生能源的必然轉(zhuǎn)變。然而,由于缺少具有理想氧氣還原反應(yīng)(ORR)和氧氣析出反應(yīng)(OER)催化動(dòng)力學(xué)的電催化劑,再生燃料電池和可再充電的金屬-空氣電池這類具有高能量密度的新能源的開發(fā)受到嚴(yán)重阻礙�，F(xiàn)有催化劑的過電勢(shì)較大,導(dǎo)致了其在充電過程中相對(duì)較低的能量密度。此外,實(shí)際應(yīng)用中普遍使用的貴金屬電催化劑的廣泛普及明顯受限于高成本,以及差耐用性。因此,非貴金屬基電催化劑的研發(fā)工作應(yīng)運(yùn)而生。其中非金屬含碳材料作為雙功能ORR和OER電催化劑,由于其理論活性高、來源廣泛、價(jià)廉環(huán)保,以及持久耐用性等優(yōu)勢(shì)引起了極大的關(guān)注。本論文通過化學(xué)氣相沉積法、微機(jī)械剝離法和等離子體增強(qiáng)氣相沉積法制備得到了單層石墨烯納米片和垂直取向石墨烯。利用氯氣光氯化和紫外光輔助金屬氯化物分解氯化的方法,通過石墨烯中碳的sp²-to-sp³雜化狀態(tài)轉(zhuǎn)變來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)缺陷和共價(jià)C-Cl鍵。通過X射線光電子能譜(XPS)證實(shí)C-Cl共價(jià)鍵的形成,獲得了18 atom%Cl覆蓋率的石墨烯。并且在照射后通過拉曼光譜監(jiān)測(cè)D,G和2D峰的變化...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及研究目的和意義
    1.2 石墨烯的制備與鹵化修飾方法
        1.2.1 石墨烯的主要制備方法
        1.2.2 石墨烯的功能結(jié)構(gòu)
        1.2.3 石墨烯的鹵素?fù)诫s方法研究進(jìn)展
    1.3 非金屬雜原子摻雜石墨烯OER/ORR研究現(xiàn)狀
        1.3.1 非金屬氧還原電催化劑研究進(jìn)展
        1.3.2 非金屬析氧電催化劑研究進(jìn)展
        1.3.3 非金屬雙功能電催化劑研究進(jìn)展
    1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及測(cè)試方法
    2.1 化學(xué)試劑
    2.2 化學(xué)儀器與設(shè)備
    2.3 材料的表征方法
        2.3.1 光學(xué)形貌分析
        2.3.2 拉曼光譜分析
        2.3.3 掃描電子顯微鏡分析
        2.3.4 透射電子顯微鏡分析
        2.3.5 原子力顯微鏡分析
        2.3.6 X射線衍射圖譜分析
        2.3.7 電學(xué)性能測(cè)試
        2.3.8 電化學(xué)測(cè)試
第3章 氯氣光氯化石墨烯的制備及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 石墨烯單晶和垂直石墨烯的生長(zhǎng)及光氯化
        3.2.1 單層石墨烯的CVD生長(zhǎng)制備
        3.2.2 碳布上垂直石墨烯的生長(zhǎng)制備
        3.2.3 石墨烯在氯氣中的光氯化過程
    3.3 氯化石墨烯的表征
        3.3.1 氯化石墨烯的形貌
        3.3.2 氯化石墨烯的結(jié)構(gòu)組成
        3.3.3 氯化石墨烯的拉曼表征
    3.4 氯化石墨烯電子輸運(yùn)性能
    3.5 氯化垂直石墨烯的電催化性能
        3.5.1 氯化垂直石墨烯的OER
        3.5.2 氯化垂直石墨烯的ORR
        3.5.3 OER和ORR機(jī)理分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 金屬氯化物輔助制備氯化石墨烯及其電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 金屬氯化物輔助光氯化石墨烯制備方法
    4.3 氯化石墨烯的表征
        4.3.1 氯化垂直石墨烯的ORR
        4.3.2 氯化石墨烯的結(jié)構(gòu)組成
        4.3.3 氯化石墨烯的拉曼表征
    4.4 氯化石墨烯電子輸運(yùn)性能
    4.5 氯化垂直石墨烯的電催化性能
        4.5.1 負(fù)載金屬鹽的氯化垂直石墨烯的電化學(xué)性能
        4.5.2 氯化垂直石墨烯的電化學(xué)性能
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請(qǐng)專利
致謝



本文編號(hào)：3840499