石墨烯基功能组装材料及其在能源领域中的应用研究
发布时间：2021-04-05 19:19
石墨烯是一种具有单层原子厚度的二维平面结构碳材料。其拥有众多优异的物理和化学性质而被广泛应用在各种领域。对石墨烯进行合理的结构组装是实现其实际应用的重要途径。本论文从新方法和新效应的角度出发,突破传统石墨烯组装材料结构的限制,以性能为导向,设计和制备得到了从微纳米级别到宏观尺寸上不同尺度的新型石墨烯基功能组装材料,对各种尺度上的石墨烯基组装材料进行了电化学能源转换与存储方面的性能研究。主要研究成果如下:1.零维（类）石墨烯基纳米胶囊（1）我们开发了一种基底诱导的方法来制备氮掺杂多孔石墨烯纳米胶囊。理论计算结果证实了基底对石墨烯氮掺杂和造孔过程有着明显的增强作用。得益于高的氮掺杂含量、大的比表面积和分级多孔的结构,材料表现出优异的双功能氧气还原-氧气析出反应电催化活性和稳定性,甚至接近商业铂碳和氧化钌电催化剂的性能。（2）利用新型“类多巴胺”分子作为碳前驱体,通过模板法实现了富缺陷多孔类石墨烯纳米胶囊的可控制备。该材料具有超高的比表面积、分级微/介孔结构和高吡啶氮掺杂含量。电化学测试结果表明,基于纳米胶囊的电催化剂显示出了优异的双功能氢气析出-氧气析出反应电催化活性和稳定性,优于其它所有...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯：构成其它维度碳材料的基元[2]
图 1.2（a）氧化石墨烯和（b）还原型氧化石墨烯的结构模型[35]Figure 1.2 Structure models of (a) GO and (b) rGO[35]沉积法被认为是生产高质量石墨烯的最有效的方法[25-27]前驱体分子通过高温催化分解得到活性的碳碎片，然后格结构的过程。2009 年，Li 等人首次利用甲烷为碳源在了单层覆盖率达到 95%的大面积（30 英寸）石墨烯薄膜
图 1.3 褶皱石墨烯纳米颗粒扫描电子显微镜图[36]Figure 1.3 SEM images of crumpled graphene nanoparticles[36]法，模板法也是制备石墨烯基纳米颗粒的一种有效方法作为模板，苯作为碳源，通过化学气相沉积合成出了一[38]。该材料集成了高导电性、高比表面积、多孔结构等 π-π 堆叠而损失表面的不足。Choi 等人采用镍纳米颗同样通过化学气相沉积制备出了均一的石墨烯空心纳米出利用聚苯乙烯微球为模板，通过调节溶液的 pH 值，控颗粒上的组装，丙酮洗涤除去模板后得到空心的石墨烯烯基纤维高超课题组首次使用湿纺纺丝法制备得到了一维石墨
本文编号：3119955
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯：构成其它维度碳材料的基元[2]
图 1.2（a）氧化石墨烯和（b）还原型氧化石墨烯的结构模型[35]Figure 1.2 Structure models of (a) GO and (b) rGO[35]沉积法被认为是生产高质量石墨烯的最有效的方法[25-27]前驱体分子通过高温催化分解得到活性的碳碎片，然后格结构的过程。2009 年，Li 等人首次利用甲烷为碳源在了单层覆盖率达到 95%的大面积（30 英寸）石墨烯薄膜
图 1.3 褶皱石墨烯纳米颗粒扫描电子显微镜图[36]Figure 1.3 SEM images of crumpled graphene nanoparticles[36]法，模板法也是制备石墨烯基纳米颗粒的一种有效方法作为模板，苯作为碳源，通过化学气相沉积合成出了一[38]。该材料集成了高导电性、高比表面积、多孔结构等 π-π 堆叠而损失表面的不足。Choi 等人采用镍纳米颗同样通过化学气相沉积制备出了均一的石墨烯空心纳米出利用聚苯乙烯微球为模板，通过调节溶液的 pH 值，控颗粒上的组装，丙酮洗涤除去模板后得到空心的石墨烯烯基纤维高超课题组首次使用湿纺纺丝法制备得到了一维石墨
本文编号：3119955
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