石墨烯基復合材料的構筑及其催化制氫性能研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子按sp2碳晶格緊密排列形成類似于蜂窩狀結構的層狀材料，近年來受到科學界的廣泛關注。它的電子運動速度達到光速的1/300，也就是說遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。此外，它還具有良好的熱傳導性能，優(yōu)異的機械性能，高的化學穩(wěn)定性，大的表面積-體積比。這使得它在傳感器、電池、超級電容器、制氫儲氫等許多科技領域具有巨大的應用前景。本文利用石墨烯優(yōu)良的電子傳導性能，來提高氫氣制備過程中所使用催化劑的催化性能，降低氫氣制備成

2、本，為氫能的廣泛應用提供一種新的思路。
　　 通過一步溶劑熱法制備了鈷/石墨烯復合材料，采用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、共聚焦顯微拉曼光譜儀(Raman)和振動磁強計(VSM)對該復合材料的物相、形貌和磁性能進行了表征，結果表明:所得復合材料無任何雜相，鈷納米顆粒均勻地附著在石墨烯表面，復合材料表現出了超順磁性，矯頑力幾乎為0，最大飽和磁化強度達到80.8emu·g-1，是一種很好的軟磁性材料;在催化硼氫化

3、鈉分解制備氫氣的實驗中，石墨烯的引入有效提高氫氣形成速率，約為單質鈷的2～3倍。本實驗將復合材料均勻涂覆在濾紙表面得到功能濾紙，該功能濾紙具有一定的磁性，易于回收再利用，為磁性可控、可循環(huán)制備氫氣提供了可行的路徑。
　　 采用有機合成纖維聚丙烯腈纖維為載體，通過靜電吸引首先在纖維表面制備氧化石墨和石墨烯薄膜，進而制備纖維負載鈷/石墨烯復合材料。采用X射線衍射儀(XRD)、共聚焦顯微拉曼光譜儀（Raman）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(

4、FESEM)和能譜儀(EDS)對復合材料進行表征。石墨烯均勻包覆在聚丙烯腈纖維表面，形成了一層導電薄膜，得到導電纖維，將纖維單絲接入電路，LED燈被成功點亮。同時所得復合材料為制備纖維狀催化劑提供了可靠路徑。通過簡單的攪拌加熱方法將鈷/石墨烯復合材料固定在纖維表面，減少鈷/石墨烯復合材料顆粒的團聚，增加新的電子傳輸路徑和反應中心，使所得纖維催化劑的制氫速率（3222mL·min-1·g-1Co/GRs-PANFs）遠大于其他兩種催化劑材

5、料的的制氫速率（915mL·min-1·g-1Co和995mL·min-1·g-1Co/GRs）。
　　 以水合肼為氮化劑，采用一步水熱法制備得到了不同P25含量的氮摻雜石墨烯/P25復合材料，采用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對復合材料進行表征。P25納米顆粒牢固地附著在氮摻雜石墨烯表面且分布比較均勻。在紫外光催化裂解水制備氫氣的過程中，由于氮