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黑磷烯的外场辅助制备及电催化合成氨应用研究

发布时间:2023-04-17 01:45
  黑磷是一种具有高载流子迁移率和开关比的直接带隙半导体材料,在催化和储能等诸多能源环境相关领域均有良好的应用前景。将层状的块体黑磷剥离成单层或多层的黑磷烯是进一步调控其物理化学性质的有效手段。然而,目前绝大多数黑磷烯的剥离方法效率较低,操作复杂,所得黑磷烯的结构与尺寸难以控制,阻碍了黑磷烯的进一步应用。本论文利用超声、微波和施加电压等外场辅助手段开展了黑磷的剥离研究,并利用低温条件下剥离所得的多孔黑磷烯作电催化剂,探索了其电催化合成氨的性能。(1)通过超声处理与微波剥离,获得了一种操作简单、绿色环保的黑磷剥离方法,可在水相中剥离黑磷得到黑磷烯,剥离时间从单独超声剥离方法所需的24小时降低至2小时以下,提高了剥离效率。使用拉曼(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)对被剥离前后的黑磷进行表征。结果表明,超声插层与微波剥离之间的协同效应是促进黑磷在水相条件下剥离的关键,所得黑磷烯可在纯水中稳定分散159小时以上。(2)采用电化学剥离法成功实现了黑磷烯的高效剥离制备,考察了电解液种类、浓度、施加电压大小和...

【文章页数】:67 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 黑磷烯的概述
        1.2.1 黑磷烯的发现
        1.2.2 黑磷烯的性质
        1.2.3 黑磷烯的应用
    1.3 黑磷烯的制备方法
        1.3.1 机械剥离法
        1.3.2 超声剥离法
        1.3.3 微波剥离法
        1.3.4 电化学剥离法
    1.4 电催化合成氨的研究现状及发展趋势
    1.5 本论文的研究思路及内容
第二章 实验
    2.1 实验药品与仪器设备
        2.1.1 实验的主要药品
        2.1.2 实验的主要仪器和设备
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 黑磷烯的表征方法
        2.2.2 电催化应用的表征方法
第三章 超声与微波协同剥离黑磷制备黑磷烯研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 超声与微波协同处理
        3.1.2 单独超声处理与单独微波处理
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 超声与微波协同剥离黑磷制备黑磷烯的表征分析
    3.3 本章小结
第四章 电化学剥离黑磷制备黑磷烯研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 电解液对剥离效果的影响
        4.1.2 浓度对剥离效果的影响
        4.1.3 电压对剥离效果的影响
        4.1.4 温度对剥离效果的影响
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 电化学剥离黑磷制备黑磷烯的表征分析
    4.3 本章小结
第五章 多孔黑磷烯的电催化合成氨研究
    5.1 实验部分
        5.1.1 工作电极的制备
        5.1.2 电催化合成氨反应器
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 氨浓度的测定
        5.2.2 工作电极材料的循环稳定性
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 研究创新点
    6.3 工作展望
致谢
参考文献
附录 A(攻读硕士学位期间取得的研究成果及奖励)



本文编号:3792314

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