当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

石墨烯与MOF复合材料的合成及性能研究

发布时间:2018-11-29 08:44
【摘要】:近年来,金属-有机骨架(MOFs)由于具有可控的纳米结构、超高的孔隙率和大的比表面积,从而成为潜在的存储气体的媒介。二维的石墨烯片上下表面有-OH、-C-O-C-官能团,边缘有.COOH官能团,因此可以利用石墨烯表面的官能团或对石墨烯的官能团进行功能化,进而实现石墨烯或功能化石墨烯与金属有机骨架的面-面组装。本论文利用功能化石墨烯与HKUST-1、氧化石墨烯及石墨烯与NENU-5、石墨烯量子点与HKUST-1形成了一系列的复合材料。由于两者的协同作用,表现出良好的C02吸脱附和HER性能。(1)将表面含有羟基和桥氧基的氧化石墨烯(GO)还原,然后将化学还原的GO进行功能化得到功能化石墨烯(BFG)。接着将BFG与合成HKUST-1的前驱物混合得到BFG/HKUST-1=1:3、1:4、1:5的复合材料。为了证明所得复合材料的孔结构,进行了77 K,1 atm条件下的N2吸附测试,结果表明该系列复合材料均属于微孔结构。在273 K,1 atm条件下测得的CO2吸附表明,当BFG/HKUST-1=1:5时,其C02吸附量为8.84 mmol/g,比HKUST-1提高31%。当BFG/HKUST-1=1:3时,其HER的起始电位最低,电流密度最大,塔菲尔斜率最小,因此可作为降低HER活化能的催化材料。(2)我们利用溶液法和研磨法合成了一系列的GO/NENU-5=4%、6%、15%复合材料。在77 K,1 atm条件下测得的N2吸附表明,GO/NENU-5=4%、6%、15%复合材料均属于微孔结构。273 K,1 arm条件下C02及CH4吸附表明,复合材料中GO的加入并不能提高C02、CH4的吸附量。当GO/NENU-5=6%时,该复合材料的起始电位最正,电流密度最大,塔菲尔斜率最小,说明该材料是—种较好的降低HER活化能的材料。另一方面,合成了一系列rGO/NENU-5=4%、6%、15%复合材料。然而,在273 K,1 arm条件下,该系列的复合材料并不能提高C02、CH4的吸附量。但是当rGO/NENU-5=15%时,该复合材料HER的性能最好。(3)我们使用了一种简单的方法合成了石墨烯量子点(GQDs)。通过将GQDs与合成HKUST-1的前驱物混合得到了一系列GQDs/HKUST-1=3:1、1:5、2:5的混合物。在77 K,1 atm条件下的N2吸附表明,该系列复合材料均属于微孔结构。然而,复合材料中GQDs的加入并不能提高复合材料的CH4 (273 K,1 atm)吸附能力。当GQDs/HKUST-1=2:5寸,其273 K,1 atm条件下的C02吸附量为9.30 mmol/g,比单纯的HKUST-1提高38%,说明该复合材料是一种极好的CO2储存媒介。
[Abstract]:In recent years, metal-organic skeleton (MOFs) has become a potential gas storage medium due to its controllable nanostructure, high porosity and large specific surface area. There are-OH,-C-O-C- functional groups on the upper and lower surfaces and. COOH functional groups on the edge of the two-dimensional graphene sheets. Therefore, the functional groups on the graphene surface or on the graphene functional groups can be used to functionalize the graphene functional groups. Then the surface-surface assembly of graphene or functionalized graphene and organometallic skeleton is realized. In this paper, a series of composite materials were formed by functionalized graphene and HKUST-1, oxide, graphene and NENU-5, graphene quantum dots and HKUST-1. Because of the synergistic effect of the two methods, the adsorbing and desorption properties of CO2 and HER are good. (1) the graphene oxide (GO) with hydroxyl and bridged groups on the surface is reduced, and then the chemically reduced GO is functionalized to obtain the functionalized graphene (BFG). Then the BFG/HKUST-1=1:3,1:4,1:5 composite was obtained by mixing BFG with the precursor of synthetic HKUST-1. In order to prove the pore structure of the composites, N _ 2 adsorption at 77K ~ (-1) atm was carried out. The results showed that the composites were all microporous. The adsorption of CO2 at 273 K ~ (-1) atm shows that the adsorption capacity of CO2 at BFG/HKUST-1=1:5 is 8.84 mmol/g, which is 31cm higher than that of HKUST-1. When BFG/HKUST-1=1:3 is used, the HER has the lowest initial potential, the highest current density and the lowest Taffel slope. Therefore, it can be used as a catalytic material to reduce the activation energy of HER. (2) A series of GO/NENU-5=4%,6%,15% composites were synthesized by solution method and grinding method. The N _ 2 adsorption at 77K ~ (-1) atm showed that the GO/NENU-5=4%,6%,15% composites were of microporous structure. The adsorption of C02 and CH4 at 273K ~ (-1) arm showed that the addition of GO in the composites could not improve C02. The adsorption capacity of CH4. When GO/NENU-5= is 6, the initial potential, current density and Taffel slope of the composite are the most positive, and the Taffer slope is the smallest, which indicates that the composite is a better material for reducing the activation energy of HER. On the other hand, a series of rGO/NENU-5=4%,6%,15% composites were synthesized. However, under the condition of 273K ~ (-1) arm, the adsorption capacity of C _ (02) H _ (4) was not increased by the composite. But when rGO/NENU-5= is 15, the composite HER has the best properties. (3) We have synthesized graphene quantum dots (GQDs).) by a simple method. A series of GQDs/HKUST-1=3:1,1:5,2:5 mixtures were obtained by mixing GQDs with the precursor of synthetic HKUST-1. The N _ 2 adsorption at 77K ~ (-1) atm shows that the composites are of microporous structure. However, the addition of GQDs in the composites can not improve the adsorption ability of CH4 (273K ~ (-1) atm). The adsorptive capacity of CO2 in GQDs/HKUST-1=2:5 inch is 9.30 mmol/g, and the adsorption capacity of CO2 is 9.30 mmol/g, which indicates that the composite is an excellent storage medium for CO2.
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB332

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年



本文编号:2364534

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2364534.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户cbb3e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com