黑磷是一種具有高載流子遷移率和開關(guān)比的直接帶隙半導(dǎo)體材料,在催化和儲能等諸多能源環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景。將層狀的塊體黑磷剝離成單層或多層的黑磷烯是進(jìn)一步調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)的有效手段。然而,目前絕大多數(shù)黑磷烯的剝離方法效率較低,操作復(fù)雜,所得黑磷烯的結(jié)構(gòu)與尺寸難以控制,阻礙了黑磷烯的進(jìn)一步應(yīng)用。本論文利用超聲、微波和施加電壓等外場輔助手段開展了黑磷的剝離研究,并利用低溫條件下剝離所得的多孔黑磷烯作電催化劑,探索了其電催化合成氨的性能。(1)通過超聲處理與微波剝離,獲得了一種操作簡單、綠色環(huán)保的黑磷剝離方法,可在水相中剝離黑磷得到黑磷烯,剝離時間從單獨超聲剝離方法所需的24小時降低至2小時以下,提高了剝離效率。使用拉曼(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)和紫外-可見光分光光度計(UV-Vis)對被剝離前后的黑磷進(jìn)行表征。結(jié)果表明,超聲插層與微波剝離之間的協(xié)同效應(yīng)是促進(jìn)黑磷在水相條件下剝離的關(guān)鍵,所得黑磷烯可在純水中穩(wěn)定分散159小時以上。(2)采用電化學(xué)剝離法成功實現(xiàn)了黑磷烯的高效剝離制備,考察了電解液種類、濃度、施加電壓大小和...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 黑磷烯的概述
        1.2.1 黑磷烯的發(fā)現(xiàn)
        1.2.2 黑磷烯的性質(zhì)
        1.2.3 黑磷烯的應(yīng)用
    1.3 黑磷烯的制備方法
        1.3.1 機(jī)械剝離法
        1.3.2 超聲剝離法
        1.3.3 微波剝離法
        1.3.4 電化學(xué)剝離法
    1.4 電催化合成氨的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.5 本論文的研究思路及內(nèi)容
第二章 實驗
    2.1 實驗藥品與儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗的主要藥品
        2.1.2 實驗的主要儀器和設(shè)備
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 黑磷烯的表征方法
        2.2.2 電催化應(yīng)用的表征方法
第三章 超聲與微波協(xié)同剝離黑磷制備黑磷烯研究
    3.1 實驗部分
        3.1.1 超聲與微波協(xié)同處理
        3.1.2 單獨超聲處理與單獨微波處理
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 超聲與微波協(xié)同剝離黑磷制備黑磷烯的表征分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 電化學(xué)剝離黑磷制備黑磷烯研究
    4.1 實驗部分
        4.1.1 電解液對剝離效果的影響
        4.1.2 濃度對剝離效果的影響
        4.1.3 電壓對剝離效果的影響
        4.1.4 溫度對剝離效果的影響
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 電化學(xué)剝離黑磷制備黑磷烯的表征分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 多孔黑磷烯的電催化合成氨研究
    5.1 實驗部分
        5.1.1 工作電極的制備
        5.1.2 電催化合成氨反應(yīng)器
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 氨濃度的測定
        5.2.2 工作電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 A(攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果及獎勵)



本文編號：3792314