α-Fe 2 O 3 /rGO复合物的制备及其光电催化性能的研究

发布时间：2024-05-17 12:22

　　随着经济的发展,环境污染和能源短缺日益凸显,对可持续绿色的能源需求的不断增大,直接推动了太阳能转化和储存技术的发展。氢气是一种高效、环保的能源。光电化学裂解水,利用太阳光为动力,以半导体氧化物为媒介,把水裂解成氧气和氢气。对半导体氧化物电极的制备和设计成为热点。而石墨烯作为一种新兴材料,已广泛的应用在能源领域。在本论文以石墨烯的制备、一维α-Fe₂O₃纳米阵列的制备和改性为重点,制备的光电阳极用于光解水领域。本文采用改进的Hummers制备氧化石墨烯,再采用热还原法制备石墨烯。以石墨为原料,浓硫酸作为插层物,KMnO4作为氧化剂。通过控制反应时间,研究时间对氧化产物氧化程度的影响,在中温反应4 h后,氧化基团的含量并没有随着反应时间的增加而增多。对氧化石墨烯进行原子力显微镜的表征,探索了基底、超声时间、制样方式、破碎与否对氧化石墨烯形貌的影响。利用热还原法对氧化石墨烯进行还原,探索还原时间、温度对石墨中sp2恢复程度的影响,在温度为400?С时间为30 min时,石墨烯的电导率达到10000 S/m。采用水热-退火两步法在FTO基底上制备了一...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 石墨烯的发展
        1.1.1 石墨的性质与用途
        1.1.2 石墨烯的发展
    1.2 石墨烯的制备方法
        1.2.1 液相和热剥离法
        1.2.2 化学气相沉积(CVD)
        1.2.3 在SiC上制备石墨烯
        1.2.4 其它制备石墨烯的方法
    1.3 石墨烯半导体复合物的制备
        1.3.1 石墨烯半导体复合物的制备方法
    1.4 石墨烯半导体复合材料的在能源领域的应用
        1.4.1 光解水产氢背景和原理
        1.4.2 α-Fe₂O₃作为光电阳极材料
        1.4.3 石墨烯在提高催化剂光解水的应用
    1.5 研究内容和意义
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第2章 实验方法
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 Hummers制备氧化石墨烯
        2.2.2 制备一维 α-Fe₂O₃纳米棒阵列
        2.2.3 制备 α-Fe₂O₃/rGO复合物
    2.3 纳米阵列的表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 X射线粉末衍射仪
        2.3.3 原子力显微镜
第3章 石墨烯的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 石墨烯的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 中温氧化时间对氧化石墨烯的影响
        3.3.2 氧化石墨烯的表征
        3.3.3 氧化石墨烯的还原
        3.3.4 还原条件对石墨烯的影响
        3.3.5 石墨烯的AFM表征
    小结
第4章 α-Fe₂O₃NA/rGO复合物的制备与表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 β-FeOOH纳米棒的制备
        4.2.2 α-Fe₂O₃纳米棒阵列的制备
        4.2.3 α-Fe₂O₃/rGO复合物的制备
        4.2.4 α-Fe₂O₃/rGO光电催化性能测试条件
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 β-FeOOH表征
        4.3.2 温度对 β-FeOOH纳米棒阵列表面形貌的影响
        4.3.3 α-Fe₂O₃纳米棒阵列的表征
        4.3.4 旋涂参数对 α-Fe₂O₃NΑ/rGO的影响
        4.3.5 α-Fe₂O₃NΑ/rGO复合物的表征
        4.3.6 α-Fe₂O₃NA/rGO中石墨烯的量对形貌和光学性能的影响
        4.3.7 α-Fe₂O₃/rGO的光电催化性能研究
        4.3.8 石墨烯增强 α-Fe₂O₃电极光解水的机理分析
    小结
第5章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3975591