几种类石墨烯二维材料的设计、合成及其电催化性能研究

发布时间：2023-04-08 17:19

　　氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是目前能源储存与转换领域的研究热点之一。由于OER和ORR反应是一个动力学缓慢的过程,所以开发性能优异的电催化剂是至关重要的。目前,商业上常用的大多是贵金属基催化剂,由于其地壳中含量低、高昂的成本限制了贵金属基催化剂的发展和应用,为了解决这一问题科研工作者不遗余力地提升过渡金属基催化剂的性能以代替贵金属基催化剂。本论文主要针对氧还原反应和析氧反应所涉及的催化剂进行设计和探索。主要研究内容有以下三个方面:1.采用g-C3N4为模板,通过热分解方法合成了钒掺杂的二硫化钼(V-MoS2)纳米片。在该合成过程中,层状g-C3N4充当牺牲模板以抑制片层材料V-MoS2的堆叠,硫脲分解产生H2S气体有助于多孔结构MoS2纳米片的形成。多孔结构的存在增大了比表面积,显著地增强了材料的活性。偏钒酸铵中的V离子掺杂到MoS2纳米片中,不仅可以调整材料的电学性质和能带结构,而且为催化提供丰富的活性位点。V-MoS2纳米片起始电位为0.85V,表现出优异的ORR催化性能。采用V-MoS2为催化剂,ORR为四电子的转移过程。2.通过盐模板法(NaCl)合成了超薄硫代亚磷...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 二维纳米材料
        1.1.1 二维纳米材料概述
        1.1.2 二维纳米材料性质
        1.1.3 二维纳米材料合成方法
    1.2 类石墨烯MoS₂概述
        1.2.1 类石墨烯MoS₂晶体结构与能带
        1.2.2 类石墨烯MoS₂的应用
    1.3 硫代亚磷酸盐概述
        1.3.1 硫代亚磷酸盐组成和结构
        1.3.2 硫代亚磷酸盐合成方法
        1.3.3 硫代亚磷酸盐的应用
    1.4 二维非层状材料概述
        1.4.1 二维非层状材料制备
        1.4.2 二维非层状材料应用
    1.5 电催化机理
        1.5.1 电催化析氧方面催化机理
        1.5.2 电催化氧还原方面催化机理
    1.6 本论文的研究背景、内容与意义
第二章 钒掺杂二硫化钼纳米片的制备及氧还原性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 样品的制备
        2.2.3 材料的表征与电化学测试条件
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 钒掺杂的MoS₂纳米片的合成
        2.3.2 钒掺杂的MoS₂纳米片的物理表征
        2.3.3 钒掺杂的MoS₂纳米片电化学性能
    2.4 本章小结
第三章 钴掺杂硫代亚磷酸铁的制备及析氧性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 样品的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 钴掺杂硫代亚磷酸铁的合成
        3.3.2 钴掺杂硫代亚磷酸铁的物理表征
        3.3.3 钴掺杂硫代亚磷酸铁的电催化析氧性能研究
    3.4 本章小结
第四章 二维非层状类普鲁士蓝材料的制备及析氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 样品的制备
        4.2.3 样品的表征与电化学测试条件
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 二维非层状类普鲁士蓝的合成
        4.3.2 二维非层状钴基普鲁士蓝材料(Co-PB)的物理表征
        4.3.3 二维非层状钴基普鲁士蓝材料(Co-PB)的电催化析氧性能研究
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3786166