氮磷双掺杂石墨烯的制备与性能研究

发布时间：2017-04-26 05:05

  本文关键词：氮磷双掺杂石墨烯的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要介绍了基于氧化石墨烯和六氯环三聚磷腈为原料来制备的氮磷掺杂石墨烯基材料,分别为一步法合成氮磷双掺杂石墨烯作为高效电化学催化剂用于氧还原反应和大面积、柔性石墨烯阻燃薄膜。为研究双掺杂石墨烯材料的氧还原活性,我们利用氧化石墨烯和六氯环三聚磷腈为原料,六氯环三聚磷腈既作为氮源,同时也作为磷源,首次一步热解其混合物成功制备了氮磷双掺杂的石墨烯,表现出优异的电化学催化的性质。NPG-1000的起始电压为-0.05 V优于大部分报道的掺杂石墨烯的起始电压。同时本实验制备的氮磷双掺杂石墨烯具有较高的电流密度、甲醇耐受性和好的循环稳定性。我们制备材料作为下一代非金属的用于燃料电池氧催化剂展现了潜在的实力,有望在其他方面展开应用例如:锂空电池或者其他能量储存器件。我们制备出大面积、柔性同时具有阻燃性质的石墨烯薄膜,我们选用含有氮、磷原子的六氯环三聚磷腈作为阻燃剂,对石墨烯阻燃薄膜起到了关键的作用。利用蒸发诱导的层层自组装的方法制备了氧化石墨烯的阻燃薄膜,该材料展现出了优秀的阻燃特性,氧化石墨烯阻燃薄膜的拉升强度可达240 MPa,是氧化石墨烯薄膜拉伸强度的四倍。同时GO-HCCP溶液可以作为涂层涂覆到任意基底来获得阻燃效果。进一步,我们将其热压还原得到具有更好阻燃性质的石墨烯薄膜。结果表明具有阻燃性质的石墨烯薄膜适合用于阻燃领域,并且在军事、民事和航空阻燃领域有巨大的潜在应用。
【关键词】：石墨烯 掺杂 氧还原活性 阻燃性 六氯环三聚磷腈
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 掺杂石墨烯发展近况简介8
• 1.2 氧还原反应8-9
• 1.3 掺杂石墨烯用于氧还原反应中的应用9-14
• 1.3.1 硼掺杂石墨烯9-10
• 1.3.2 氮掺杂石墨烯10-11
• 1.3.3 磷掺杂石墨烯11-12
• 1.3.4 硫掺杂石墨烯12
• 1.3.5 卤素掺杂石墨烯12-13
• 1.3.6 双掺杂石墨烯13-14
• 1.4 氧化石墨烯薄膜发展近况简介14-17
• 1.4.1 氧化石墨烯薄膜的制备方法14-17
• 1.4.2 石墨烯薄膜的介绍17
• 1.5 六氯环三聚磷腈介绍17-18
• 1.6 石墨烯材料在阻燃方面的应用18-19
• 1.7 研究方向19-20
• 第2章 掺杂石墨烯作为高效电化学催化剂用于氧还原反应20-32
• 2.1 课题提出意义20-21
• 2.2 实验21-23
• 2.2.1 主要试剂和仪器21
• 2.2.2 氧化石墨烯的制备21-22
• 2.2.3 氮磷双掺杂石墨烯的制备22
• 2.2.4 表征和电化学测试22-23
• 2.3 结果与讨论23-31
• 2.3.1 氮磷双掺杂石墨烯的表征23-26
• 2.3.2 电化学性能分析26-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 大面积、柔性石墨烯阻燃复合薄膜32-45
• 3.1 课题提出意义32
• 3.2 实验32-33
• 3.2.1 主要试剂和仪器32-33
• 3.2.2 石墨烯阻燃薄膜的制备33
• 3.3 结果与讨论33-44
• 3.3.1 氧化石墨烯阻燃薄膜制备与表征33-39
• 3.3.2 石墨烯阻燃薄膜的性质及应用39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 结论45-46
• 参考文献46-56
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单56-57
• 致谢57

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