石墨炔基电催化剂的可控制备及催化性能研究

发布时间：2024-03-20 21:14

　　石墨炔(graphdiyne,GDY)是一种由sp和sp²两种杂化碳构成的新型碳同素异形体。在石墨炔结构中,1,3-二炔键通过共价链接苯环形成单原子层厚度的二维平面网络结构。基于其特殊的化学结构和电子结构,石墨炔展现出诸多奇特性质,例如,丰富的碳化学键、天然的孔洞结构、高共轭性、天然带隙、以及化学和热稳定性等。这些独特性质使石墨炔在催化、能源、电子等领域展现出巨大的应用潜力和广阔的应用前景。本论文以二维石墨炔为中心,利用石墨炔独特的化学结构和电子结构性质、及其可以在任意基底表面可控合成的性质,从石墨炔的可控合成出发,通过合理设计和精细调控,发展了可控制备石墨炔基异质结构材料的新方法,制备了多种形貌结构可调的石墨炔基异质结构材料,解决了电催化过程中无机纳米催化剂本征活性差、稳定性差等问题,并成功将所制备的石墨炔基异质结构催化剂应用于电催化产氢、电催化产氧等领域中。同时,结合理论计算,重点详细地研究了其电化学性质和电催化反应机理。本论文主要包括以下几个部分内容:第一章,着重阐述了石墨炔的发展历史。从石墨炔的化学结构到电子结构出发,讲述了石墨炔的基本性质;随后重点讲述了...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1几种含不同杂化碳原子的碳材料结构

新疆大学2019届博士研究生毕业论文第一章绪论1.1引言碳材料处于快速发展的前沿纳米材料，其出色的机械性能、电子、光学和电化学特性，被广泛的应用于催化、材料、电子、能源转换与存储等领域。通常，碳原子具有sp，sp2或sp3三种杂化态，不同杂化态碳结合可以创造出具有不同....

图1-2石墨炔合成路线及结构示意图

碳材料在我们生活中日常化以及它们独特的性质，是碳材料发生革命性变化的动力。在过去的几十年里，从零维富勒烯[4]（0D，C60，1985年）到一维碳纳米管[5]（1D，CNT，1991年）再到二维石墨烯[6]（2D,2004年）的发现，对碳材料的整个领域发展起到了重要的推动作....

图1-3具有不同堆垛形貌的石墨炔结构：(a)AB-1,(b)AB-2,(c)AB-3和(d)AA构型

图1-3具有不同堆垛形貌的石墨炔结构：(a)AB-1,(b)AB-2,(c)AB-3和(d)AA构型。(e)具有AB构型的石墨炔总能量表面。1.2.2石墨炔层状结构了解结构—电子关系可以为制造良性、高性能纳米材料带来新的“设计规则”。Zheng等人[50],....

图1-4(a)具有三种不同结构的GDY-NR的示意图：具有相同宽度的长沙发椅（I）和锯齿状（II）边缘，以及具有不同宽度的锯齿状（III）

新疆大学2019届博士研究生毕业论文不同，关键取决于两层的堆叠方式。最稳定的两种堆叠方式：具有无间隙抛物线带结构的配置（如AB堆叠的双层石墨烯）和另一种具有双倍Diraccone光谱的配置和围绕费米能级的能带结构，通过电场来调谐间隙开口率为0.3eV/的线性色散....

本文编号：3933313