石墨烯基材料的制备及其应用探究

发布时间：2021-04-29 07:33

　　由于传统化石燃料造成的能源短缺和环境污染问题加剧,迫使人类对于新能源的需求迅速的增加。通过开展环境友好型能源的前沿科技研究来解决污染问题成为近年来备受关注的课题。必须设计出高效、环保、低成本的能源,来满足现代社会和工业发展的需求,促进人类的可持续发展。首当其冲电池和燃料电池成为了研究中的热点。电池作为典型的电化学储能装置,已经广泛的运用于日常生活的点点滴滴,是手机、笔记本电脑、数码相机等设备的主要电源,比传统的可充电电池的储蓄能量高。燃料电池作为一种电化学转移装置,因其具有绿色、清洁、无污染且转化效率高等优势,当前已经将燃料电池作为汽车的能源运用。石墨烯作为较为典型的石墨碳,因其特殊的结构使得其具有独特、优异的物理化学性质,在催化、储能等领域的潜在应用研究取得了迅速的进展。本文结合当前社会的需求和趋势,采用微波法合成石墨烯基的复合材料应用于钾离子电池和燃料电池的阴极反应中,优化材料在应用中的性能。主要研究内容如下:1.提出了一种新型的微波辅助空心石墨烯纳米球的快速合成方法,该方法是使用廉价的有机小分子材料作为反应物在短时间内转化为石墨烯。制备的空心石墨烯纳米球在钾离子电池的电化学测试中... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的概述
        1.2.1 石墨烯的结构
        1.2.2 石墨烯的性质
    1.3 石墨烯的制备方法
        1.3.1 微机械剥离法
        1.3.2 化学剥离法
        1.3.3 外延生长法
        1.3.4 氧化还原法
        1.3.5 化学气相沉积(CVD)
        1.3.6 其他的制备方法
    1.4 石墨烯的应用
        1.4.1 锂离子电池
        1.4.2 超级电容器
        1.4.3 催化领域
    1.5 研究思路和主要内容
第2章 实验部分
    2.1 实验原料与仪器设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
        2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.3 X射线衍射谱(XRD)
        2.2.4 拉曼光谱
        2.2.5 氮气吸附-脱附等温线(BET)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
    2.3 氧还原性能测试
        2.3.1 循环伏安测试(CV)
        2.3.2 线性扫描测试(LSV)
        2.3.3 抗甲醇性能测试
        2.3.4 稳定性测试
    2.4 钾离子电池的封装及性能测试
第3章 空心石墨烯纳米球的制备及其在钾离子电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 材料的制备
        3.2.1 空心石墨烯纳米球的制备
        3.2.2 对照组的实验方案制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品的形貌和结构组成
        3.3.2 金属钠对材料的影响
        3.3.3 反应温度对材料的影响
        3.3.4 空心石墨烯纳米球的钾电性能探究
    3.4 材料合成机理的初步探究
    3.5 本章小结
第4章 钯/石墨烯复合材料的制备及其在氧还原中的应用
    4.1 引言
    4.2 材料的制备
        4.2.1 钯负载石墨烯空心球的制备
        4.2.2 石墨烯空心球的制备(实验涉及对比样)
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品的形貌和结构组成
        4.3.2 金属Pd对材料的影响
        4.3.3 微波条件对材料的影响
        4.3.4 材料的电催化性能
    4.4 小结
第5章 锰氮掺杂石墨烯的制备方法及其在氧还原中的应用
    5.1 引言
    5.2 材料的制备
        5.2.1 锰负载石墨烯的制备
        5.2.2 锰氮掺杂石墨烯的制备
        5.2.3 氮掺杂石墨烯的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 样品的形貌与结构组成
        5.3.2 金属锰对材料的影响
        5.3.3 其他条件对材料的影响
        5.3.4 材料的电催化性能
    5.4 小结
第6章 总结与展望
参考文献
个人简介
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯的制备工艺及热稳定性[J]. 尹芳,陈迪钊,刘佳佳,陈曲,孔海霞,伍超娟.  材料科学与工程学报. 2013(03)
[2]石墨烯的研究进展[J]. 刘乐浩,李铁虎,赵廷凯,王大为.  材料导报. 2012(09)
[3]石墨烯的制备研究进展[J]. 袁小亚.  无机材料学报. 2011(06)



本文编号：3167120