金属氢氧化物/石墨烯基复合材料的制备及其电催化学性能的研究
发布时间：2022-05-06 21:09
石墨烯作为二维层状结构,表现出了优异的电学、光学和机械性能,尤其作为目前已知电导率最小的材料,它在电化学方向的潜在应用吸引了研究者的大量关注,同时,它也可以作为一种优良的载体,使贵金属、氢氧化物等粒子分散在其表面,从而形成功能型复合材料。本文以石墨烯为基础,制备了一系列石墨烯基复合材料,并研究了其在葡萄糖传感、电催化水解、超级电容器等方面的应用。具体内容如下：1.通过共沉淀法制备了水滑石碳纳米管/石墨烯复合材料,然后将它作为载体负载了贵金属金,并以玻碳电极作为工作电极,进行了葡萄糖传感器的探究。结果表明,镍铝水滑石能够为电催化氧化葡萄糖反应提供活性位点,碳纳米管和石墨烯复合后能显著增加材料的导电性,同时,作为载体可以更好的分散水滑石,金纳米粒子的引入使能够增加电子空穴,它们的协同作用使Au/LDH-CNTs-G/GCE具有优良的葡萄糖传感性能,检测的线性范围为10μM-6.1mM,灵敏度约为1989μA·mM-1·cm-2,检测限为1.0μM,同时,它具有良好的稳定性、重现性以及抗干扰性,并能表现出实际应用的价值。2.以尿素作为沉淀剂,制备了一系列水滑石/石墨烯复合材料,焙烧后得到尖晶...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 石墨烯及其复合材料的研究现状
1.1.1 石墨烯的结构
1.1.2 石墨烯的性质
1.1.2.1 电学性能
1.1.2.2 光学性能
1.1.2.3 热学和机械性能
1.1.3 石墨烯的制备方法
1.1.3.1 化学气相沉积(CVD)法
1.1.3.2 外延生长法
1.1.3.3 氧化还原法
1.1.4 石墨烯基复合材料
1.1.4.1 金属/石墨烯复合材料
1.1.4.2 氧化物/石墨烯复合材料
1.1.4.3 量子点/石墨烯复合材料
1.1.4.4 碳纳米管/石墨烯复合材料
1.1.5 石墨烯基材料的应用
1.1.5.1 生物传感器
1.1.5.2 锂电池
1.1.5.3 超级电容器
1.1.5.4 电催化
1.1.5.5 光催化
1.2 碳纳米管及其复合材料的研究现状
1.2.1 碳纳米管的结构
1.2.2 碳纳米管的性质
1.2.2.1 电学性能
1.2.2.2 机械学性能
1.2.2.3 热学性能
1.2.3 碳纳米管的制备方法
1.2.3.1 电弧法
1.2.3.2 催化裂解法
1.2.3.3 激光蒸发法
1.2.4 碳纳米管的处理方法
1.2.4.1 碳纳米管的纯化
1.2.4.2 分离金属态和半导体的碳纳米管
1.2.4.3 碳纳米管的功能化
1.2.5 碳纳米管基复合材料的性质和应用
1.2.5.1 光催化
1.2.5.2 多相催化和电催化
1.2.5.3 传感器
1.2.5.4 超级电容器
1.3 水滑石类材料的研究现状
1.3.1 水滑石的结构
1.3.2 水滑石的制备方法
1.3.2.1 共沉淀法
1.3.2.2 成核/晶化隔离法
1.3.2.3 尿素法
1.3.2.4 水热合成法
1.3.2.5 焙烧还原法
1.3.3 水滑石的性质
1.3.3.1 碱性和酸性
1.3.3.2 水滑石层板和层间阴离子可调变性
1.3.3.3 热稳定性
1.3.3.4 记忆效应
1.3.4 水滑石基复合材料及其电化学应用
1.3.4.1 单纯水滑石
1.3.4.2 剥层水滑石
1.3.4.3 水滑石基多级材料
1.4 论文的选题
1.4.1 选题的目的和意义
1.4.2 论文研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 材料表征
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.2.3 拉曼光谱仪(Raman)
2.2.4 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.2.5 扫描电镜和透射电镜分析(SEM/TEM)
第三章 金修饰的水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备及葡萄糖传感性能的研究
3.1 引言
3.2 材料的制备
3.2.1 水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备
3.2.2 金修饰的水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备
3.2.3 复合电极的制备
3.3 电化学测试
3.3.1 循环伏安测试(CV)
3.3.2 电化学阻抗测试(EIS)
3.3.3 电流-时间(It)曲线
3.4 结果与讨论
3.4.1 复合材料的XRD表征
3.4.2 复合材料的FT-IR表征
3.4.3 复合材料的XPS表征
3.4.4 复合材料的TEM/SEM表征
3.4.5 修饰电极的EIS表征
3.4.6 修饰电极对葡萄糖的电催化CV测试
3.4.7 修饰电极对葡萄糖的It测试
3.4.8 修饰电极的重现性、稳定性、抗干扰和实际样品测试
3.5 本章小结
第四章 尖晶石/石墨烯复合材料的制备及电解水氧化性能的研究
4.1 引言
4.2 材料的制备
4.2.1 LDH/GO的制备
4.2.2 MMO-LDH/GO的制备
4.2.3 复合电极的制备和电化学测试
4.3 电化学测试
4.3.1 线性扫描测试(LSV)
4.3.2 电化学阻抗测试(EIS)
4.3.3 电流-时间(It)曲线
4.4 结果与讨论
4.4.1 材料的XRD表征
4.4.2 材料的FT-IR表征
4.4.3 材料的Raman表征
4.4.4 材料的形貌表征
4.4.5 电极的EIS表征
4.4.6 电极的LSV表征
4.4.7 电极的稳定性测试
4.5 本章小结
第五章 聚苯胺修饰石墨烯负载双金属氢氧化物复合材料的制备及储能性能的研究
5.1 引言
5.2 材料的制备
5.2.1 聚苯胺/石墨烯复合材料的制备
5.2.2 Co(OH)_2-Ni(OH)_2/聚苯胺/石墨烯复合材料的制备
5.2.3 复合电极的制备
5.3 电化学测试
5.3.1 循环伏安测试(CV)
5.3.2 交流阻抗测试(EIS)
5.3.3 充放电测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 材料的XRD表征
5.4.2 材料的FT-IR表征
5.4.3 材料的TEM表征
5.4.4 复合电极的循环伏安测试(CV)
5.4.5 复合电极的充放电测试
5.4.6 复合电极的循环测试
5.4.7 复合电极的阻抗测试(EIS)
5.5 本章小结
第六章 结论
论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3651219
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 石墨烯及其复合材料的研究现状
1.1.1 石墨烯的结构
1.1.2 石墨烯的性质
1.1.2.1 电学性能
1.1.2.2 光学性能
1.1.2.3 热学和机械性能
1.1.3 石墨烯的制备方法
1.1.3.1 化学气相沉积(CVD)法
1.1.3.2 外延生长法
1.1.3.3 氧化还原法
1.1.4 石墨烯基复合材料
1.1.4.1 金属/石墨烯复合材料
1.1.4.2 氧化物/石墨烯复合材料
1.1.4.3 量子点/石墨烯复合材料
1.1.4.4 碳纳米管/石墨烯复合材料
1.1.5 石墨烯基材料的应用
1.1.5.1 生物传感器
1.1.5.2 锂电池
1.1.5.3 超级电容器
1.1.5.4 电催化
1.1.5.5 光催化
1.2 碳纳米管及其复合材料的研究现状
1.2.1 碳纳米管的结构
1.2.2 碳纳米管的性质
1.2.2.1 电学性能
1.2.2.2 机械学性能
1.2.2.3 热学性能
1.2.3 碳纳米管的制备方法
1.2.3.1 电弧法
1.2.3.2 催化裂解法
1.2.3.3 激光蒸发法
1.2.4 碳纳米管的处理方法
1.2.4.1 碳纳米管的纯化
1.2.4.2 分离金属态和半导体的碳纳米管
1.2.4.3 碳纳米管的功能化
1.2.5 碳纳米管基复合材料的性质和应用
1.2.5.1 光催化
1.2.5.2 多相催化和电催化
1.2.5.3 传感器
1.2.5.4 超级电容器
1.3 水滑石类材料的研究现状
1.3.1 水滑石的结构
1.3.2 水滑石的制备方法
1.3.2.1 共沉淀法
1.3.2.2 成核/晶化隔离法
1.3.2.3 尿素法
1.3.2.4 水热合成法
1.3.2.5 焙烧还原法
1.3.3 水滑石的性质
1.3.3.1 碱性和酸性
1.3.3.2 水滑石层板和层间阴离子可调变性
1.3.3.3 热稳定性
1.3.3.4 记忆效应
1.3.4 水滑石基复合材料及其电化学应用
1.3.4.1 单纯水滑石
1.3.4.2 剥层水滑石
1.3.4.3 水滑石基多级材料
1.4 论文的选题
1.4.1 选题的目的和意义
1.4.2 论文研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 材料表征
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.2.3 拉曼光谱仪(Raman)
2.2.4 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.2.5 扫描电镜和透射电镜分析(SEM/TEM)
第三章 金修饰的水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备及葡萄糖传感性能的研究
3.1 引言
3.2 材料的制备
3.2.1 水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备
3.2.2 金修饰的水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备
3.2.3 复合电极的制备
3.3 电化学测试
3.3.1 循环伏安测试(CV)
3.3.2 电化学阻抗测试(EIS)
3.3.3 电流-时间(It)曲线
3.4 结果与讨论
3.4.1 复合材料的XRD表征
3.4.2 复合材料的FT-IR表征
3.4.3 复合材料的XPS表征
3.4.4 复合材料的TEM/SEM表征
3.4.5 修饰电极的EIS表征
3.4.6 修饰电极对葡萄糖的电催化CV测试
3.4.7 修饰电极对葡萄糖的It测试
3.4.8 修饰电极的重现性、稳定性、抗干扰和实际样品测试
3.5 本章小结
第四章 尖晶石/石墨烯复合材料的制备及电解水氧化性能的研究
4.1 引言
4.2 材料的制备
4.2.1 LDH/GO的制备
4.2.2 MMO-LDH/GO的制备
4.2.3 复合电极的制备和电化学测试
4.3 电化学测试
4.3.1 线性扫描测试(LSV)
4.3.2 电化学阻抗测试(EIS)
4.3.3 电流-时间(It)曲线
4.4 结果与讨论
4.4.1 材料的XRD表征
4.4.2 材料的FT-IR表征
4.4.3 材料的Raman表征
4.4.4 材料的形貌表征
4.4.5 电极的EIS表征
4.4.6 电极的LSV表征
4.4.7 电极的稳定性测试
4.5 本章小结
第五章 聚苯胺修饰石墨烯负载双金属氢氧化物复合材料的制备及储能性能的研究
5.1 引言
5.2 材料的制备
5.2.1 聚苯胺/石墨烯复合材料的制备
5.2.2 Co(OH)_2-Ni(OH)_2/聚苯胺/石墨烯复合材料的制备
5.2.3 复合电极的制备
5.3 电化学测试
5.3.1 循环伏安测试(CV)
5.3.2 交流阻抗测试(EIS)
5.3.3 充放电测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 材料的XRD表征
5.4.2 材料的FT-IR表征
5.4.3 材料的TEM表征
5.4.4 复合电极的循环伏安测试(CV)
5.4.5 复合电极的充放电测试
5.4.6 复合电极的循环测试
5.4.7 复合电极的阻抗测试(EIS)
5.5 本章小结
第六章 结论
论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3651219
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