碳包覆金屬基材料具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì),在電催化領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,其作為電催化劑具有如下優(yōu)勢:首先,表面碳層能夠避免內(nèi)部金屬與外部環(huán)境直接接觸,催化劑穩(wěn)定性增強(qiáng);其次,由于金屬核與表面碳層之間的電子相互作用,增強(qiáng)了反應(yīng)物在碳層上的吸附和活化,催化劑活性提升。然而,目前碳包覆金屬基材料的可控合成依然存在困難,缺乏有效的制備技術(shù)對其結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控,從而改善催化性能。液相激光加工與制備技術(shù),包括液相激光熔蝕技術(shù)（Laser Ablation in Liquids,LAL）和液相激光輻照技術(shù)（Laser Irradiation in Liquids,LIL）,是一種利用液相中激光誘導(dǎo)極端非平衡條件合成納米材料的方法,其特有的等離子體/金屬催化有機(jī)小分子裂解機(jī)制,為碳包覆金屬基材料的可控合成提供了可能,且合成方法具有普適性強(qiáng)、方便可控等優(yōu)點。因此,本論文基于液相激光加工與制備技術(shù),發(fā)展制備碳包覆金屬基納米材料的新方法,以此為基礎(chǔ),研究碳包覆金屬基納米材料的形成機(jī)制,探索激光參數(shù)、液相介質(zhì)對碳包覆金屬基納米材料結(jié)構(gòu)、組分和形貌的影響,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化,并探究其在電催化領(lǐng)域的應(yīng)用。論文的... 

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳包覆過渡金屬基催化劑
        1.2.1 碳包覆過渡金屬基催化劑簡介
        1.2.2 碳包覆過渡金屬基催化劑的性能調(diào)制與優(yōu)化策略
    1.3 碳包覆過渡金屬基催化劑在電催化反應(yīng)中的應(yīng)用
        1.3.1 碳包覆過渡金屬基催化劑在ORR中的應(yīng)用
        1.3.2 碳包覆過渡金屬基催化劑在OER中的應(yīng)用
        1.3.3 碳包覆過渡金屬基催化劑在HER中的應(yīng)用
    1.4 碳包覆過渡金屬基催化劑的合成方法
        1.4.1 高溫?zé)峤夥?br>        1.4.2 化學(xué)氣相沉積法
        1.4.3 水熱/溶劑熱法
        1.4.4 其他合成方法
    1.5 液相激光加工與制備技術(shù)簡介
    1.6 液相激光加工與制備技術(shù)在材料合成及電催化領(lǐng)域研究進(jìn)展
        1.6.1 基于液相激光加工與制備技術(shù)貴金屬基電催化劑的研究進(jìn)展
        1.6.2 基于液相激光加工與制備技術(shù)非貴金屬基電催化劑的研究進(jìn)展
    1.7 本論文的主要研究內(nèi)容和意義
    參考文獻(xiàn)
第2章 碳包覆過渡金屬基納米材料的LAL制備及其形成機(jī)制研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 化學(xué)試劑
        2.2.2 碳包覆金屬基納米顆粒的合成
        2.2.3 碳層石墨化過程探究實驗
        2.2.4 材料表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 材料結(jié)構(gòu)與成分表征
        2.3.2 內(nèi)部金屬、金屬碳化物、金屬氧化物的形成機(jī)制
        2.3.3 碳層的形成機(jī)理
    2.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第3章 具有反應(yīng)通道的碳包覆金納米顆粒的合成及其雙功能電催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 化學(xué)試劑
        3.2.2 碳包覆金納米顆粒的合成
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料成分結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 電催化ORR性能研究
        3.3.3 電催化HER性能研究
        3.3.4 電催化機(jī)理研究
    3.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第4章 激光合成碳管負(fù)載碳包覆超細(xì)過渡金屬基納米顆粒及其電催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 化學(xué)試劑
        4.2.2 碳管的預(yù)處理
        4.2.3 FeNiO_x-CNT復(fù)合材料的合成
        4.2.4 FeNiO_x@C-CNT復(fù)合材料的合成
        4.2.5 材料表征
        4.2.6 電化學(xué)測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 FeNiO_x@C-CNT的合成及結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 FeNiO_x@C-CNT的電催化性能研究
    4.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第5章 氮摻雜碳包覆的非晶FeNi合金的合成及其電催化析氧性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 化學(xué)試劑
        5.2.2 氮摻雜碳包覆鐵鎳合金納米顆粒(C-FeNi@NC)的合成
        5.2.3 氮摻雜碳包覆非晶態(tài)鐵鎳合金納米顆粒(A-FeNi@NC)的合成
        5.2.4 材料表征
        5.2.5 電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 A-FeNi@NC的合成及結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 A-FeNi@NC的電催化性能研究
        5.3.3 A-FeNi@NC的電催化機(jī)理研究
    5.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 下一步工作展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Perspective on how laser-ablated particles grow in liquids[J]. DongShi Zhang,Jun Liu,ChangHao Liang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2017(07)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文編號：3734005