多孔石墨烯的制备及其电化学性能的研究
[Abstract]:At present, with the rapid development of environment-friendly renewable clean energy such as solar, wind and heat, new energy storage devices with green, high energy density and high power density are researched and developed. It has become a key link in the development of new energy industry. Supercapacitors and hydrogen fuel cells have been widely studied in recent years because of their incomparable advantages over conventional energy storage devices. In-plane porous graphene has incomparable advantages over traditional graphene in ion transport and diffusion. In this paper, the chemical synthesis method of in-plane porous graphene based on defect structure graphite phase material was investigated, and its electrochemical energy storage characteristics as electrode material of supercapacitor were characterized. At the same time, the electrocatalytic hydrogen production characteristics of nitrogen-doped porous graphene supported cobalt composite system were studied. The main research contents are as follows: 1. Porous graphene oxide was prepared by modified Hummers method using highly defective microcrystalline graphite ink or carbon nanotubes as precursors. Graphene oxide with in-plane pore structure was prepared by using sp3 carbon defects in graphite phase. The in-plane pore structure shortens the path of ion diffusion, which is beneficial to the diffusion of electrolyte ions to the surface of graphene, which can effectively promote the charge transfer and improve the electrode activity. The results show that at the charge / discharge current of 0.1A/g and 100A / g, the capacitance is as high as 375F/g (439F/cm3) and 196F / g (229F/cm3), respectively. In addition, porous graphene prepared with carbon nanotubes as precursor can regulate the in-plane pore size of graphene, which provides a way to study the effect of porous structure on the electrocatalytic activity of graphene. 2. Using porous graphene oxide with different in-plane pores as precursor, the effect of different graphene pore sizes on nitrogen doping was studied by nitrogen doping and cobalt compounding, and the performance of supported cobalt electrocatalysis for hydrogen production was tested. The preparation method of the composites and the effects of the synthesis conditions on the doping of elements, the form of chemical bonding and the surface distribution of graphene were studied. Low metal content and high performance electrocatalytic catalysts for hydrogen production were prepared by in-plane structure control of graphene, transition metal composite and nitrogen-doped graphene. It shows excellent catalytic activity in 0.5m H2SO4 acid system. The slope of 64mV dec-l is lower than that of 64mV dec-1, and the overpotential required to obtain the current density of 10mA cm-2 is only -203 MV.
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ127.11
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,本文编号:2144527
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