激光构筑碳包覆金属基纳米材料及其电催化性能研究

发布时间：2023-01-31 21:12

　　碳包覆金属基材料具有独特的物理和化学性质,在电催化领域有着广泛应用,其作为电催化剂具有如下优势:首先,表面碳层能够避免内部金属与外部环境直接接触,催化剂稳定性增强;其次,由于金属核与表面碳层之间的电子相互作用,增强了反应物在碳层上的吸附和活化,催化剂活性提升。然而,目前碳包覆金属基材料的可控合成依然存在困难,缺乏有效的制备技术对其结构和电子性质进行调控,从而改善催化性能。液相激光加工与制备技术,包括液相激光熔蚀技术（Laser Ablation in Liquids,LAL）和液相激光辐照技术（Laser Irradiation in Liquids,LIL）,是一种利用液相中激光诱导极端非平衡条件合成纳米材料的方法,其特有的等离子体/金属催化有机小分子裂解机制,为碳包覆金属基材料的可控合成提供了可能,且合成方法具有普适性强、方便可控等优点。因此,本论文基于液相激光加工与制备技术,发展制备碳包覆金属基纳米材料的新方法,以此为基础,研究碳包覆金属基纳米材料的形成机制,探索激光参数、液相介质对碳包覆金属基纳米材料结构、组分和形貌的影响,实现结构与性能优化,并探究其在电催化领域的应用。论文的... 

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳包覆过渡金属基催化剂
        1.2.1 碳包覆过渡金属基催化剂简介
        1.2.2 碳包覆过渡金属基催化剂的性能调制与优化策略
    1.3 碳包覆过渡金属基催化剂在电催化反应中的应用
        1.3.1 碳包覆过渡金属基催化剂在ORR中的应用
        1.3.2 碳包覆过渡金属基催化剂在OER中的应用
        1.3.3 碳包覆过渡金属基催化剂在HER中的应用
    1.4 碳包覆过渡金属基催化剂的合成方法
        1.4.1 高温热解法
        1.4.2 化学气相沉积法
        1.4.3 水热/溶剂热法
        1.4.4 其他合成方法
    1.5 液相激光加工与制备技术简介
    1.6 液相激光加工与制备技术在材料合成及电催化领域研究进展
        1.6.1 基于液相激光加工与制备技术贵金属基电催化剂的研究进展
        1.6.2 基于液相激光加工与制备技术非贵金属基电催化剂的研究进展
    1.7 本论文的主要研究内容和意义
    参考文献
第2章 碳包覆过渡金属基纳米材料的LAL制备及其形成机制研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 化学试剂
        2.2.2 碳包覆金属基纳米颗粒的合成
        2.2.3 碳层石墨化过程探究实验
        2.2.4 材料表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料结构与成分表征
        2.3.2 内部金属、金属碳化物、金属氧化物的形成机制
        2.3.3 碳层的形成机理
    2.4 小结
    参考文献
第3章 具有反应通道的碳包覆金纳米颗粒的合成及其双功能电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 化学试剂
        3.2.2 碳包覆金纳米颗粒的合成
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料成分结构分析
        3.3.2 电催化ORR性能研究
        3.3.3 电催化HER性能研究
        3.3.4 电催化机理研究
    3.4 小结
    参考文献
第4章 激光合成碳管负载碳包覆超细过渡金属基纳米颗粒及其电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 化学试剂
        4.2.2 碳管的预处理
        4.2.3 FeNiO_x-CNT复合材料的合成
        4.2.4 FeNiO_x@C-CNT复合材料的合成
        4.2.5 材料表征
        4.2.6 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 FeNiO_x@C-CNT的合成及结构表征
        4.3.2 FeNiO_x@C-CNT的电催化性能研究
    4.4 小结
    参考文献
第5章 氮掺杂碳包覆的非晶FeNi合金的合成及其电催化析氧性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 化学试剂
        5.2.2 氮掺杂碳包覆铁镍合金纳米颗粒(C-FeNi@NC)的合成
        5.2.3 氮掺杂碳包覆非晶态铁镍合金纳米颗粒(A-FeNi@NC)的合成
        5.2.4 材料表征
        5.2.5 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 A-FeNi@NC的合成及结构表征
        5.3.2 A-FeNi@NC的电催化性能研究
        5.3.3 A-FeNi@NC的电催化机理研究
    5.4 小结
    参考文献
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 下一步工作展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Perspective on how laser-ablated particles grow in liquids[J]. DongShi Zhang,Jun Liu,ChangHao Liang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2017(07)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)



本文编号：3734005