一、催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料（论文文献综述）
徐晨轩[1]（2021）在《垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用》文中提出高效的能源储存与转化技术是推动可再生能源大规模应用的重要技术支撑。近年来,碳基纳米能源储存与转化材料因原料丰富、制备经济、调控便捷等特点而广受关注。纳米材料内部及表界面处的能量与物质传递是决定能量储存与转化性能的关键物理机制。围绕纳米尺度能质传递所发展的诸多理论,认为其符合典型的结构—性能规律。边缘结构广泛存在于石墨烯量子点、碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米材料中,但由边缘结构带来的特殊性能通常被笼统地冠以“边缘效应”,对其物理机制尚有待深入研究。本论文对垂直取向石墨烯的边缘能质传递强化机理开展了系统研究,主要聚焦以下两个方面。在机理认识层面,结合近场纳米成像技术、原位检测技术等实验手段和密度泛函理论、分子动力学模拟等计算模拟手段,建立了边缘结构与电子极化行为间的关联,揭示了光诱导边缘局域场增强效应的物理机制。进一步地,研究了在电解液中垂直取向石墨烯边缘附近离子分布与输运特性,解析了边缘场增强对固液界面相平衡状态的作用机制,为强化固液静电吸附提出新路径;在技术应用层面,基于上述理论成果设计了一系列边缘可调控的垂直取向石墨烯基能源材料,构筑了高性能光催化水裂解制氢、电容去离子以及超级电容储能新体系。基于等离子体化学气相沉积法制备的垂直取向石墨烯具有良好的边缘可调控性。本文采用氩等离子体轰击处理方法,有效调控了垂直取向石墨烯的边缘密度。开展密度泛函理论模拟计算,研究了石墨烯封闭边缘处的电子密度分布,揭示了在石墨烯封闭边缘处,电子存在自发聚集行为。随后开展的暗场扫描开尔文探针显微实验测试结果与模拟计算结果相吻合,进一步证实了石墨烯表面具有非均匀电势分布,且对表面纳米形貌存在高度依赖性,即在高曲率的石墨烯边缘处呈现出电子聚集行为。研究了垂直取向石墨烯光电响应特性。在水系电解液中,响应电流密度最高可达约92 m A cm-2。与半导体材料产生光电流响应的机理不同,垂直取向石墨烯样品中光电流响应可能来源于光激发热电子的定向迁移与聚集。光诱导力显微结果证实,垂直取向石墨烯在可见-红外波段内具有显着的近场光诱导力响应,石墨烯纳米边缘处存在由电子极化引起的近场力梯度。研究还发现,边缘电场增强与入射光波长有关。在红外光激发下,样品的光诱导力图像在边缘处甚至出现显着的“热点”信号,表明石墨烯表面的光激发热电子会迁移并聚集在边缘处,形成边缘处局域电场增强。进一步的理论分析指出,纳米边缘处的局域电场增强可解耦为非共振增强效应与共振增强效应两部分。通过调控石墨烯纳米边缘的形貌（长宽比）与费米能级,改变特定激发波长下的共振增强因子,能够实现对边缘电场增强效应进行调控。垂直取向石墨烯边缘的光诱导电场增强效应有望使其成为高活性反应位点,负载半导体光催化剂后形成内建电场,促进受光照激发的电子与空穴相互分离。本文采用纳米限域合成方法制备了高度分散的介孔石墨相氮化碳/垂直取向石墨烯复合光催化剂（GVN/NVG）。相比于未与垂直取向石墨烯复合的普通块状石墨相氮化碳样品以及将石墨相氮化碳与水平石墨烯机械混合的传统方式复合样品,通过纳米限域合成方法负载在垂直取向石墨烯片层间的石墨相氮化碳充分分散,有效避免了团聚。密度泛函理论计算表明,相较于普通块状石墨相氮化碳样品,GVN/NVG复合结构中的介孔石墨相氮化碳组分具有局域化的表面电荷分布,禁带宽度也有所下降。GVN/NVG-3H样品在全光谱光照激发、无助催化剂、三乙醇胺牺牲体系中的光催化制氢活性可达41.7μmol h-1 cm-2(相当于每24小时225L m-2,标况下)。与对照组中普通块状石墨相氮化碳样品的活性(2.5μmol h-1 cm-2)相比高一个数量级。首小时内平均表观量子产率达到1.54%。随后,本文拓展了边缘光诱导电场增强效应的应用,发展了太阳能纳米离子学相关理论。通过石墨烯纳米边缘介导的光-电场能量传递过程,将入射太阳光能量输入固液界面相平衡系统,有效缩短双电层厚度,并实现了对离子传输机制的有效调控。在该理论指导下,开展了高性能电容去离子研究。将典型的赝电容活性物质二氧化锰（α-Mn O2）经电化学沉积负载到富边缘垂直取向石墨烯表面,构筑了Mn O2@e VG吸附电极。在光照下,Mn O2@e VG电极展示出3倍于无光照时的电极吸附量(33 mg g-1)与较快的电极吸附速率(0.06 mg g-1 s-1)。电化学石英晶体微天平原位检测证实,非平衡态热力学条件的下固液界面离子输运机制受到光诱导电场控制,即在光照下,正极中的离子传输机制从离子交换主导转变为异性离子吸附主导,有助于电容脱盐性能的提升。此外,本文基于边缘增强的电化学活性以及对生长基底广泛的适应性,提出了采用垂直取向石墨烯泡沫电极来适应高粘度室温离子液体电解液的技术途径。制备的石墨烯泡沫电极具有分级多孔结构,优化了电极内部传质过程。其中,继承自泡沫金属模板的微米级孔起到预存储电解液作用,缩短了充放电过程中电解液的扩散距离;由石墨烯壁面围成的亚微米级孔具有垂直的取向性和均匀的孔径,确保了畅通的离子传质过程;垂直取向石墨烯骨架提供了连续电子传导通道,暴露的石墨烯边缘则为离子提供了大量易于接触的静电吸附位点。在电解液方面,采用了共阴离子离子液体共混策略。通过引入不同阳离子降低离子排列有序度,抑制了室温离子液体混合物中的离子间相互作用势,从而降低了流动粘度并改善了润湿性。上述石墨烯泡沫电极在1-甲基-1-丙基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺(PIP13TFSI)与1-正丁基-1-甲基吡咯烷二酰亚胺(PYR14TFSI)质量配比为2:3的混合室温离子液体电解液中具有良好的电化学性能表现。这部分工作为高能量密度与高频率响应这一对位于天平两端的性能目标提供了有效的解决思路,即采用高电化学稳定窗口的室温离子液体作为电解液,以满足对储能能量密度的需求;遵循取向性阵列式和分级孔结构的微纳米形貌设计原则以适应室温离子液体的高粘度,并充分发挥边缘结构的电化学活性优势,实现高频率响应储能。
侯雪斌[2]（2021）在《二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究》文中提出化石能源引起的能源危机与环境问题受到了人们的日益强烈的关注。氢气作为一种众所周知的清洁能源,其相关的制备技术的发展得到了广泛的研究,其中水电解制氢赋予氢能巨大发展前景。然而电解水制氢中由于电极过电势的存在,往往导致所需的电压值远高于理论值,因此,研发高效、稳定且经济环保的催化剂是电解水制氢发展的重要环节。本论文集中于二硫化钼及磷化钼复合催化剂的三维结构设计与构建,探讨其制备工艺并研究其催化性能,从而全面探索其在电催化领域的应用价值与潜能。主要的研究内容包括以下几个方面:（1）MoS2三维球体构建,增加活性位点暴露。采用煅烧-溶剂热硫化两步法制备出尺寸均匀、单独分散的MoO3-MoS2复合纳米球。详细研究分析了煅烧过程升温速率和硫化时间对MoO3-MoS2球体的组分、形貌与结构的影响。进一步讨论了不同工艺参数制备的催化剂的电催化析氢性能,其中优化条件下制备的MoO3-MoS2复合纳米球在酸性电解液中具有良好的析氢活性:过电位为200 m V,Tafel斜率为74 m V dec-1,远远优于块状MoS2。另外,通过监测其结构的演变过程,对其特殊结构的形成机理进行了探究,得到以“奥式熟化”为驱动的形成机理。该制备方法实现MoS2三维球体结构的可控化,使MoS2纳米片进行三维立向生长,抑制片层的堆垛,大大增加活性位点的暴露,从而有效提高催化活性。（2）引入多孔导电基体,实现MoS2的“限域式”生长,提高导电率。针对过渡金属化合物导电性差的问题,将金属有机框架材料（MOFs）热转化得到的钴/氮-掺杂的多孔碳笼作为支撑基体,将MoS2纳米片生长其中,得到多孔复合催化剂MoS2/Co-N-CN2。详细研究了MoS2负载量和碳化温度对催化剂结构及性能的影响,得到的高效催化剂MoS2/Co-N-CN2不仅具有出过电位为180 m V的优异的析氢活性,同时在碱性环境中展现出良好的析氧性能,可作为析氢析氧双功能催化剂使用。本章中钴/氮-掺杂的多孔碳笼优异的导电性及独特的多孔结构,不仅加快了催化剂的电子传输速率,同时为MoS2纳米片的生长提供了“限域式”支撑,使其生成更多的活性位点终端S。本章研究表明MOFs不仅是理想的金属-碳氮导电材料的前驱体,同时作为纳米催化剂载体可以为纳米MoS2提供“限域”优势,该策略可以推广应用到其他的纳米催化剂的负载及生长的制备上。（3）设计碳包覆结构,形成多层次三维导电网络结构,抑制颗粒的团聚。上述电极材料的颗粒结构难以避免团聚问题,为解决颗粒团聚问题,本章引入具有卓越导电性的还原石墨烯片（r GO）。同时通过设计碳包覆结构,有效提高其导电率和稳定性。MoP微晶、碳球和r GO片三者相互关联,构成多层次的三维网络结构,该结构的构建不仅有效解决了MoP微晶及颗粒的团聚问题,更提供了丰富导电通路,极大的提高了电子传输速率,有效促进催化反应的进行。制备的催化剂MoP/C-r GO复合片在酸性和碱性条件下分别展现出Tafel斜率为69 m V dec-1和87 m V dec-1优异的催化活性。另外碳包覆结构使其作为锂离子电池的负极材料时,展现出杰出的循环稳定性,即使在第100个循环周期后,电极的放电/充电比容量依然达到643.7/628.7 m A h g-1。（4）构建三元异质体系,发挥协同效应。采用原位生长的方式将MOFs生长于聚丙烯腈（PAN）静电纺纳米纤维表面,经过预氧化及硫化过程可得到具有独特的皮芯结构的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维。具有优异导电性的碳纤维上均匀的生长着MoS2/Co9S8纳米颗粒,这种结构极大的提高电子传输的速率,有利于电解质的快速扩散和产物气体的释放,从而提高催化剂的催化效率。三元异质体系的构建不仅兼备了单独活性组分的特质,同时发挥了异质协同效应,从而使制备的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维展现出优异的析氢性能和析氧性能,可作为高效双功能催化剂。（5）金属镍掺杂磷化钼,制备柔性一体式自支撑电极。通过简单的“一锅法”实现Ni/Mo共掺杂聚多巴胺在碳布基底上的负载,结合高温磷化得到镍掺杂磷化钼/碳球/碳布（Ni-MoP@C/CC）自支撑电极。结果证明,镍掺杂有效提高了电极材料的电化学活性面积,提高其电导率。制备的柔性催化剂可以直接作为电极进行使用,在酸性和碱性环境下均展现出高效的催化效率,Tafel斜率分别可以达到63 m V dec-1和72 m V dec-1,在同类催化剂中具有很大的优势。另外,研究表明镍掺杂镍掺杂改性可以成功提升磷化钼的电化学性能,该方法有望扩展应用到其他过渡金属化合物的改性设计中。
丁中振,李天,李长明,赵宇飞,宋宇飞[3]（2021）在《水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展》文中研究表明碳纳米材料是一类推动能源存储、多相催化、高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料,可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义.水滑石（LDHs）材料具有层板金属种类及含量可调等特点,经焙烧、还原后可制备出金属种类、密度和粒径分布各异的高分散、高稳定金属纳米催化剂,可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料.此外,通过调控反应条件和反应器等,可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能.本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作,并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段,这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向.此外,本文还结合近些年在光、电及光热催化方面的研究进展,展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景.
任志远[4]（2021）在《泡沫镍催化甲烷裂解及碳沉积后催化剂的再利用》文中认为催化甲烷裂解（CMD）是可联产无COx伴随产生的氢气和有商业价值碳副产品的一种具有良好发展前景的制氢工艺,特别是在环保压力下以及在大规模的页岩气等非常规天然气资源的商业化开发之后,引起了国内外的广泛关注。然而,截至目前,CMD并不是一种工业上成熟的制氢工艺,主要瓶颈问题之一是催化剂易被积碳覆盖而失活以及如何有效地循环利用失活后的催化剂。本文拟采用商业镍泡沫（NF）为原料来开发与制备非负载型的镍基催化剂,通过几种温和的预处理方式（酸处理、热处理、酸-热处理）来改善NF样品的形貌、结构和催化甲烷裂解的活性。研究与考察了预处理的条件（如热处理的温度和时间,以及氢气预还原的温度和时间）和反应温度（700℃-850 oC）对NF基催化剂在固定床反应器中CMD反应性能的影响。分析表征了NF基催化剂上甲烷裂解生成的积碳形态与结构。实验结果表明,预处理方法和反应温度对NF基催化剂的反应性能具有显着的影响。当CMD反应温度为850 oC时,NF基催化剂的活性较高。热处理和酸-热处理均可通过改变泡沫镍表面的形貌和表面镍晶体的尺寸,进而提高泡沫镍基催化剂的反应活性（反应温度为850 oC时,甲烷转化率分别可达到74.6%和91.8%）。除了氢气生成外,CMD反应过程中还产出了粒径约为26-82 nm的洋葱型纳米碳以及少量纤维状的沉积碳。为了充分释放催化剂的潜能,本文提出与探索了碳沉积后的催化剂的回收利用策略,分别考察了被甲烷裂解产生的沉积碳覆盖后的催化剂再次用作甲烷裂解反应的新催化剂或者作为超级电容器电极材料的性能。在固定床反应器中通过模拟流化床反应器的操作方式（即定时定量清除积碳和/或添加新催化剂）,达到了实现高且稳定的甲烷转化率（高达90%-93%）的目的。碳沉积后的催化剂被用于超级电容器电极材料时,展现出较差的电化学性能,然而经过酸处理（5 mol/L的HCl溶液）后,所制备的碳-镍复合电极材料展现出了良好的电容性能。在扫描速率为1 m V/s时,碳-镍复合电极材料的比电容值为232.9 F/g;在电流密度为0.5 A/g时,其比电容值为104.3 F/g。本文利用商业NF制备非负载型镍基催化剂的方法为高效催化剂的设计制备提供了指导,碳沉积后的催化剂的回收利用策略（如作为超级电容器的电极材料）为提高资源（甲烷裂解的积碳以及初始催化剂中的镍成分）利用率提供了思路和技术支撑。
雷超君[5]（2021）在《碳基非贵金属电极材料的构建及其电催化水裂解性能研究》文中研究说明电催化水裂解制氢技术是有望实现未来清洁可持续氢能源框架的关键技术之一。然而该技术存在能源转化效率低的问题,其根本原因在于电极过电势较大所导致的能量消耗。发展高活性且成本低廉的电催化剂是解决该问题的关键。目前最有望实现规模化的水裂解工艺体系为质子交换膜电解水体系和碱性电解水体系,其所需的反应环境分别为酸性和碱性。由于在酸性环境下电解水析氧反应和碱性环境下电解水析氢反应会经历额外的水解离步骤,因此发展质子交换膜电解水体系和碱性电解水体系的关键在于开发高性能的酸性电催化水裂解析氧材料和碱性电催化水裂解析氢材料。然而目前这类催化剂仍集中于贵金属催化剂,不利于水裂解技术的大规模应用。近年来,碳基材料由于成本低廉和导电性好的优点得到了广泛的关注,然而如何实现其酸性环境下高效电催化析氧和碱性环境下高效电催化析氢反应从而满足工业化的需求仍是一个巨大的挑战。本论文以推动水裂解制氢工业化为目标,针对质子交换膜电解水工艺和碱性电解水工艺的难点,选用导电性良好的廉价碳基材料作为研究基础,通过材料形貌调控和电子结构调变等手段实现高能效电解水催化材料的开发。本论文首先以简化高性能催化材料合成工艺流程入手,设计和开发了 一种自支撑的三维石墨烯阵列结构电极材料。该电极材料简化了传统粉末材料所需的二次制备工艺流程。以提升碳基材料在酸性环境下电解水析氧性能为目的,利用氧异质原子掺杂的方式优化碳材料的电子结构,在三维石墨烯阵列结构石墨基底材料基础上设计和开发了富氧官能团的氧掺杂碳电催化析氧阳极材料（OEEG）。该OEEG催化材料在酸性条件下展现出优异的电催化水裂解析氧活性,实现其析氧过电位仅为η10=334mV,其Tafel斜率为136 mV dec-1,并且该OEEG催化材料可连续稳定运行10h以上。该工作也首次证实了 COOH官能团为OEEG材料酸性环境下电催化水裂解析氧反应的主要活性位点。针对酸性条件下电解水析氧反应效率低的问题,首先设计和开发了一种在三维石墨烯阵列结构石墨基底上原位生长具有网状结构的氮掺杂碳催化材料（NF/EG）。该网状结构优化了材料形貌,增加了材料的比表面积,从而暴露出更多的活性位点。该NF/EG催化材料在碱性和酸性条件下均展现出优异的电催化水裂解析氧催化活性。其中,在酸性条件下,NF/EG材料可实现其电解水析氧过电位为η10=368 mV,其Tafel斜率为163 mV dec-1,并且该NF/EG催化材料可连续稳定运行10 h以上。该工作证实了吡啶氮和石墨氮为NF/EG材料电催化水裂解析氧反应的主要活性位点,同时也证实了氮掺杂碳（N-C）配位层具有良好的耐酸性。为进一步提升性能,将过渡金属原子引入到耐酸的N-C配位层,设计和开发了一种过渡金属氮配位原位锚定在三维氮掺杂碳导电碳矩阵中的新型电催化水裂解析氧阳极材料（TMNx/NF/EG）。一方面,该过渡金属氮配位结构优化了材料的电子结构,提升了材料的催化活性;另一方面,该过渡金属原子锚定在耐酸的N-C配位层,避免了金属的晶格析氧反应,提高了催化材料的稳定性。该TMNx/NF/EG材料所形成的过渡金属氮配位结构展现出优异的酸性电解水析氧活性和良好的催化稳定性。其中性能最佳的是铁氮配位的氮掺杂碳电催化水裂解析氧阳极材料（FeNx/NF/EG）,其电解水析氧过电位仅为η10=269 mV,其Tafel斜率仅为129 mV dec-1,并且该FeNx/NF/EG催化材料可连续稳定运行24 h以上,该工作证实了 FeN4为FeNx/NF/EG材料酸性环境下电解水析氧反应的主要活性位点。利用FeNx/NF/EG材料作为阳极构建全解水体系,在驱动电压为1.60 V下即可实现10 mA cm-2,并且该全解水体系可稳定工作10h以上。针对碱性条件下电解水析氢反应效率低的问题,设计和开发了 一种在三维石墨烯阵列结构基底上原位生长嵌有镍颗粒和镍氮配位的氮掺杂碳电催化析氢阴极材料（Ni NP|Ni-N-C/EG）。该Ni NP|Ni-N-C/EG材料的析氢过电位仅为η10=147 mV,Tafel斜率为114 mV dec-1,并且该Ni NP|Ni-N-C/EG催化材料可连续稳定运行10h以上。其优异的电催化活性被证明是来自于镍纳米颗粒和NiN4的协同作用,NiN4结构为真正的催化活性位点,而镍纳米颗粒的引入加速了水解离过程。利用Ni NP|Ni-N-C/EG材料同时作为阴极和阳极构建了全解水体系,在驱动电压1.58 V下即可实现10 mA cm-2,并且该体系可稳定工作10 h以上。综上所述,本论文所制备的OEEG、NF/EG和FeNx/NF/EG电催化析氧阳极材料,改善了质子交换膜电解水体系的现状;所制备的Ni NP|Ni-N-C/EG催化析氢阴极材料改善了碱性电解水体系的现状。该论文工作为酸性电解水析氧催化剂和碱性电解水析氢催化剂走向工业化提供了新的研究思路和理论指导。
于辉[6]（2021）在《根须状CNTs-CNFs锂离子电池负极的构建及性能研究》文中指出目前,锂离子电池（Lithium-ion batteries,LIBs）被普遍认为是主要的能量存储设备。然而商业LIBs石墨负极因为容量有限(372 m Ah g-1)已不能满足下一代能源存储系统的要求。纳米碳材料由于其具有高比表面积、与电解液的良好接触及快速电化学动力等优异特点而被认为是LIBs下一代发展材料。碳纳米纤维（carbon nanofibers,CNFs）和碳纳米管（carbon nanotubes,CNTs）都是一维纳米材料,因其比表面积高,力学性能好而被储能领域广泛关注。静电纺丝技术与碳化技术相结合,一直在CNFs的制备中被广泛研究。然而,当CNFs直接用于LIBs电极时存在速率慢和库仑效率低的缺点,若将CNFs与CNTs结合有望解决该问题。当前结合CNFs与CNTs的已有技术存在制备工艺复杂、制得材料性能差的问题。同轴静电纺丝技术由于其设备简单、操作方便和可拓展性强等特点被广泛应用于各种功能纳米纤维的制备。本文以聚丙烯腈（PAN）混合无机盐硝酸镍（Ni（NO3）2）为纺丝液采用同轴静电纺丝技术制备含镍（Nickel,Ni）前驱体纤维,随后经碳化工序制备表面负载Ni催化剂的CNFs,最后以甲烷为碳源采用化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）技术在纳米纤维表面生长CNTs并制得“根须状”的碳纳米管-碳纳米纤维（CNTs-CNFs）纳米复合纤维膜。主要研究内容如下:（1）通过静电纺丝技术和高温碳化退火工艺制备了CNFs-Ni纤维网络。随后改进方法并采用同轴静电纺丝和CVD技术,将CNTs垂直生长到CNFs表面,制得一种根须状结构的CNTs-CNFs负极。（2）对CNFs-Ni进行结构表征和电化学性能测试。结果显示CNFs-Ni相对于CNFs的电导率由1.25 S m-1提高至34.48 S m-1,且用于锂离子电池负极时显示出良好的比容量(在100 m A g-1电流密度下循环100圈得到405 m Ah g-1)。然而材料也表现出循环稳定性差和容量保持率低等缺点。（3）对CNTs-CNFs进行结构表征和电化学性能测试。结果显示CNTs-CNFs的比表面积达320.161 m2 g-1,电导率达769.2 S m-1。将其应用于锂离子电池负极材料时表现出了优异的循环稳定性和高比容量(在100 m A g-1下循环100圈为564.48 m Ah g-1,容量保持率在十个周期后保持在99%以上)。同时,材料也显示出稳定的倍率性能(在1 A g-1时为306.72 m Ah g-1)和良好的长循环稳定性(同样在1 A g-1电流密度下循环1000圈后仍为316.8 m Ah g-1)。
葛晓丽[7]（2020）在《基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能》文中研究说明高效能量存储对提高清洁能源利用率、实现高效能量转换至关重要,因此设计制备具有高比能、高稳定性、长循环寿命的电极材料及储能器件迫在眉睫。锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、无记忆效应等优点,作为主要的储能器件得到了广泛的应用。钠离子电池因钠元素丰富、价廉,与锂离子电池具有相似的储能机理,在大规模储能中极具应用前景。金属-硫电池的理论比容量高,硫元素丰富低廉、环境友好,是高功率密度储能电池的首选。为实现高循环稳定性及高倍率性能,需解决电极材料结构稳定性差及动力学迟滞等关键科学问题。充放电过程中,离子脱嵌时易产生晶格畸变,引发内应力,形成体积效应,带来结构的坍塌,降低循环稳定性。此外,电极材料低的本征电导率及活性位点的缺失,使得电池内阻升高,无法形成快速电荷输运通道,降低电子、离子耦合输运速率,进而降低电化学活性。因此,设计与调控电极材料的微观结构,引入功能型活性位点,提升结构稳定性及电荷输运动力学,尤为重要。金属有机骨架化合物（Metal Organic Frameworks,MOFs）是由无机金属位点和有机配体自组装形成,具有三维连通的多孔结构,且孔道结构、形貌及组分可调。本文以MOFs及其衍生材料为基体,根据锂/钠离子及硫基电池特性,以提高电极材料结构稳定性及动力学性能为切入点,通过调控电极材料的微观结构,构筑了高效电荷输运界面异质结,并引入功能型活性位点,从微观尺度和原子层面阐述了主客体材料间的协同作用机制,系统探究了锂/钠离子电池及金属-硫基电池的电荷存储与反应机制、电极反应动力学与电极结构的构效关系。主要研究内容如下:1.利用水热法一步构筑核壳结构ZnCo-MOFs前驱体,以高温煅烧方法制备了分级多孔核壳结构ZnO/ZnCo2O4/C。在该复合材料中,碳层可显着提高活性物质导电率,缓冲应力变化,进而改善结构稳定性:ZnO/ZnCo2O4异质结的构建,实现了高效界面电荷输运和快速反应动力学,充放电位的差异,有效缓解了 Li+嵌入脱出过程中引发的应力集中,降低了结构变化速率,进一步提升结构稳定性;MOFs衍生材料的多孔特性,可提高电解液浸润性,利于离子输运与缓冲体积膨胀。作为锂离子电池负极材料,核壳结构ZnO/ZnCo2O4/C电极展现了优异循环稳定性及高倍率性能,在0.5A g-1电流密度下循环250圈,仍能保持669mAhg-1的比容量,在1.6Ag-1的大电流密度下,比容量高达715 mAhg-1。2.利用静电吸附作用在泡沫镍基体上构筑三维导电网络石墨烯（GO）结构,诱导ZIF-67在其表面原位生长,经低温磷化衍生制备了自支撑CoP@C-RGO-NF复合结构。三维导电网络及核壳结构形成渗流网,暴露出更多的活性位点,极大地缩短了离子和电子的扩散距离,实现了界面电荷输运动力学的提升。CoP@C-RGO-NF电极展现出优异的储钠性能,在100mA g-1电流密度下循环100圈,仍可保持473.1 mAh g-1的比容量。三维RGO连接均匀分布的CoP@C多面体,在实现活性物质高效负载的基础上,可提高导电性,并改善金属磷化物动力学缓慢的问题。核壳结构为钠离子的嵌入脱出提供充足的缓冲空间,外部碳层有效制约CoP颗粒的裂解与团聚,提高本征结构稳定性,改善了电化学循环性能及寿命。3.利用单宁酸刻蚀ZIF-67的特征Co-N键,引入功能型活性位点,并调控孔道及形貌结构,通过控制刻蚀时间,实现了由单一微孔实心结构向分级孔核壳及空心结构的转变。此外,单宁酸的使用可引入大量-OH官能团,有利于ZIF-67界面极性的优化。利用熔融法将硫固载到ZIF-67孔道结构内,分析比较了 ZIF-67-S及空心ZIF-67-10-S电极的电化学性能,具有核壳结构的ZIF-67-5-S电极展现出最佳的储硫性能及循环稳定性。在500mA g-1的电流密度下循环550圈,容量仍能保持521 mAhg-1;在倍率性能测试中,当电流密度提高到1600mA g-1时,比容量保持为510 mAh g-1。核壳结构及分级孔结构可暴露更多的活性位点,孔道结构对S提供空间限域效应,基体与S之间利用C-S和Co-S键实现化学锚定;极性-OH官能团的引入,促进了长链可溶性多硫化物向短链不可溶多硫化物及硫代硫酸盐的转化,进一步缓解穿梭效应,提高循环稳定性。4.利用长时间低温碳化,实现ZIF-67中Co-N特征键的保存,衍生N掺杂Co纳米颗粒。通过酸洗及S蒸发裂解,实现了 Co颗粒尺寸由7nm到2-3 nm的精准调控,获得N掺杂Co纳米团簇/N掺杂多孔碳复合结构。基于孔结构的空间限域效应,极性电极材料的化学锚定及催化效应,研制了高性能K-S电池。S-N-Cos-C电极的初始库伦效率高达74.7%,在50 mAg-1的电流密度下循环50圈,容量仍高达452.7 mAh g-1。在倍率性能测试中,当电流密度高达400mA g-1,仍可保持415 mAh g-1的比容量。分级孔结构的构筑提供快速的电荷输运通道,并可缓冲体积膨胀带来的应力应变,确保结构稳定性。超细Co纳米团簇实现了可溶性多硫化物的均匀吸附,抑制其在极性物质表面的团聚。此外,Co-N键的高催化活性,可加速K+与电子的耦合与分离,实现了中间产物的快速转化,降低反应势垒,提升反应动力学。DFT计算从理论层面证实,相较Co纳米颗粒（9 nm）,N掺杂Co纳米团簇（3 nm）对多硫化物具有更强的吸附作用。5.以Te纳米管为基体,利用熔融S热蒸发的方法,通过调控S蒸发温度,实现了原位可控S掺杂,获得Te1-xSx纳米棒,研究了以Te1-xSx纳米棒作Li-Te电池正极的电化学性能。对制备的Te0.92S0.08电极进行储碲性能测试,结果表明,在0.1 C的电流密度下循环100圈,可实现1615 mAhcm-3的体积比容量,在0.5 C的电流密度下循环300圈后,仍能保持730 mAhcm-3的体积比容量。异质S原子掺杂,可诱导Te与S之间的电荷进行重新分布,形成内建电场效应,并扩大层间距,进而加速Li+与电子输运,改善倍率性能。DFT计算表明S掺杂可引发电子迁移形成内建电场,并降低Li+嵌入脱出过程中的能量势垒,从而实现中间产物的快速转化,抑制多碲化物溶解,降低电池极化。
陈永伟[8]（2020）在《几种金属-有机骨架材料的制备及其二氧化碳捕获和烯烃/烷烃吸附分离性能》文中指出二氧化碳（CO2）的有效捕获和低碳烯烃/烷烃（C2H6/C2H4和C3H6/C3H8）的高效分离,对于实现化工行业的节能减排目标有着重要的现实意义,也是当前化工分离科学与技术的热点课题。本文设计合成了几种高效的金属-有机骨架材料,探究其CO2捕获,及其烯烃/烷烃的吸附分离性能。主要涉及几种MOFs材料的合成与表征,及其对CO2/CH4,CO2/N2,C2H6/C2H4和C3H6/C3H8吸附分离的研究。本论文的研究内容属于化学工程和材料化学相互交叉的研究领域,具有重要的科学研究价值和实际意义。本文研究了MOF-505@GO的制备及其对CO2/CH4/N2吸附性能。选取MOF-505和氧化石墨（GO）复合制备水汽稳定的MOF-505@GO复合材料。在298 K和100 k Pa时,MOF-505@5GO的CO2吸附量为3.94 mmol/g,CO2/CH4和CO2/N2吸附选择性分别为8.6和37.2;与MOF-505相比,CO2吸附量提高了37.3%,CO2/CH4和CO2/N2选择性分别提高了13.2%和33.8%。本文提供了基于GO的强色散作用力和空间位阻的协同效应,将MOFs和GO复合制备MOF@GO复合材料,实现色散力和不饱和金属位点的增加,提高CO2吸附分离的一种策略。本文研究了水汽促进PCN-250增强吸附CO2性能和机理。PCN-250（Fe2Co）骨架中部分Co2+离子取代骨架中Fe3+离子,有利于提高其对CO2的吸附分离性能。值得一提的是,H2O能够促进PCN-250（Fe3）和PCN-250（Fe2Co）对CO2吸附产生正面效应,在RH 50%潮湿条件下,CO2吸附量分别提高了54.2%和68.9%;当湿度增加到RH 90%,PCN-250（Fe3）和PCN-250（Fe2Co）的CO2吸附量仍然分别提高了43.7%和70.2%。分子模拟揭示,H2O分子能够吸附在PCN-250骨架结构中μ3-O含氧官能团上,这些配位H2O分子能够充当“钳子”作用,提高其对CO2的吸附作用力。这是本文的创新之处。本文研究了一种优先吸附乙烷的PCN-250材料及其乙烷/乙烯的吸附分离性能和机理。在298 K和100 k Pa下,PCN-250的C2H6和C2H4吸附量分别为5.21和4.22mmol/g,C2H6/C2H4（1:15和1:1）的吸附选择性为1.9。固定床吸附透过实验表明:PCN-250能够实现优先吸附裂解气中低浓度的C2H6进而实现纯化C2H4目的。分子模拟表明:PCN-250骨架的小孔和C2H6之间的更强的范德华作用力的协同作用是实现C2H6/C2H4吸附分离的关键因素,对设计优先吸附C2H6的MOFs提供理论指导。本文研究了柔性且温敏的CPL-1吸附分离丙烯/丙烷性能。在273 K和100 k Pa时,CPL-1孔道对C3H6分子选择性开孔,但是对C3H8不能发生开孔。而在298 K时,CPL-1对C3H6和C3H8都仅为表面吸附。利用CPL-1的温敏开孔特性,在273 K时,利用C3H6选择性开孔效应实现C3H6/C3H8高效分离,在298 K时,可以实现CPL-1材料对C3H6的有效脱附再生。分子模拟表明CPL-1中的羧基官能团能够和C3H6的氢原子形成氢键进而诱导CPL-1开孔,实现C3H6/C3H8分离。本文研究了层柱状的金属-有机骨架材料吸附分离丙烯/丙烷性能。层柱状结构的[Zn2（5-aip）2（bpy）]·（DMF）·（H2O）2（Zn-aip-bpy）中不饱和金属Zn位点和C3H6分子之间的π络合作用力是分离C3H6/C3H8的关键因素。在298 K和100 k Pa下,样品Zn-aip-bpy的C3H6吸附量为1.91 mmol/g,C3H6/C3H8吸附选择性高达19.8,其C3H6/C3H8吸附选择性远超绝大多数的MOFs材料。材料Zn-aip-bpy不但可以实现在室温条件下C3H6/C3H8混合气的动态吸附分离,而且可以在20 min内实现完全脱附,具有良好的循环再生性能。
常靖[9]（2020）在《石墨膜表面改性及石墨膜/铝层状复合材料导热性能研究》文中指出功率密度的大幅增加,使得集成电路单位面积的热量持续升高,热管理系统作为航天电子大功率器件的重要组成部分,成为制约高速飞行器服役能力的关键技术。石墨膜（GF）是一种新型高导热二维材料,具有较低的密度、良好的耐腐蚀性、较高的热导率和较低的热膨胀系数等优点,其面内热导率可以达到1100-1600W/（m·K）,被认为是未来最具潜力的热管理用复合材料增强体。本论文主要研究碳纳米管（CNTs）表面改性石墨膜和碳化硅纳米线（SiCnws）表面改性石墨膜两种多尺度复合增强体;并以此为基础,采用压力浸渗技术,以轻质、高导热金属铝为基体,分别以GF、CNTs-GF和SiCnws-GF为增强体,制备GF/Al、CNTs-GF/Al和SiCnws-GF/Al三种高导热铝基层状复合材料,以期获得兼具高导热和优异力学性能的新型二维层状复合材料。系统研究两种改性石墨膜制备和微观结构,以及两种改性石墨膜/铝层状复合材料的显微组织、力学行为及导热性能,基于复合材料XY方向热导率模型揭示复合材料的传热行为。探讨复合材料的材料组成、界面结合等对复合材料力学性能及导热性能的影响及规律。采用催化剂辅助等离子增强化学气相沉积（PECVD）技术在石墨膜表面原位生长碳纳米管,以甲烷为碳源,氢气为还原剂,金属镍为催化剂,成功制备得到CNTs-GF多尺度复合增强体。研究不同工艺条件对CNTs形貌和结构的影响。研究发现,PECVD法在石墨膜表面生长CNTs的最佳催化剂浓度为0.05mol/L的Ni（NO3）2·6H2O丙酮溶液。得到的CNTs直径约80nm,长度约3-4μm,均匀、致密地生长在石墨膜表面。CNTs在石墨膜表面的生长,使CNTs-GF在XY方向的热扩散系数和热导率均有所提高,热扩散系数由950mm2/s增加到1030mm2/s,热导率由1420W/（m·K）增加到1450W/（m·K）。以甲基三氯硅烷（CH3SiCl3）为硅源和碳源,金属镍为催化剂,在石墨膜表面采用催化剂辅助化学气相渗透（CVI）工艺生长碳化硅纳米线,成功制备SiCnws-GF多尺度复合增强体。石墨膜表面生长的SiCnws直径约150nm,长度约几十微米,此时SiCnws均匀、致密地覆盖在石墨膜表面。与原始石墨膜相比,SiCnws-GF复合增强体XY方向的热扩散系数和热导率有所降低。研究结果表明,相同增强体质量分数条件下,CNTs-GF/Al复合材料XY方向的热导率为1026W/（m·K）,与GF/Al复合材料相比提高了33%,Z方向的热导率为52W/（m·K）,较GF/Al复合材料提高了225%;CNTs-GF/Al复合材料层间剪切强度为70.3MPa,与GF/Al复合材料相比提高了26%。相近增强体质量分数条件下,与GF/Al复合材料相比,SiCnws-GF/Al复合材料XY方向的热导率提高7%,Z方向的热导率提高75%;SiCnws-GF/Al复合材料层间剪切强度提高141%。结果表明,石墨膜表面CNTs和SiCnws的原位引入,有效解决了石墨膜与金属铝界面相容性差的问题。在复合材料界面处一维纳米线在石墨膜与铝基体之间起到界面“钉扎”作用,在提高界面结合强度的同时又传递了载荷。因此石墨膜表面改性可以有效改善石墨膜/铝复合材料的界面结合性能,从而提升复合材料的导热性能和层间剪切强度。
敖东羿[10]（2020）在《多层高品质石墨烯的大量制备及其应用研究》文中认为石墨烯是一种典型具有二维晶体结构特性的碳同素异形体。它的碳原子通过sp2杂化轨道和π键紧密而规则地组成了一种只有一个原子层厚度的六角形蜂巢状晶格结构。这种特殊的晶格结构赋予了石墨烯优异的力学、热学、电学等性能。因此,石墨烯引起了工业界极大的关注。然而,在石墨烯的工业应用过程中,还有一个问题亟需解决,即:高质量石墨烯的低成本量产问题。现阶段的常规石墨烯制备方法,如:机械剥离、氧化还原、液相剥离、化学气相沉积（CVD）等,都不能同时满足石墨烯的高质量、低成本的要求。而一些新兴的制备方法,如:焦耳闪蒸法、气泡化学气相沉积法（B-CVD）也各自存在一些问题。为解决高质量石墨烯的低成本量产这一问题,本论文对B-CVD法进行了进一步的研究,利用更加高效的熔融镍基合金和成本更加低廉的熔融盐作为催化剂,实现由低成本甲烷到高质量石墨烯的高效转换,进一步提高B-CVD法的效率并降低成本。本论文的主要研究内容及成果如下:1.在B-CVD法中,提出使用镍基熔融合金作为催化剂,高效催化甲烷裂解和石墨烯生长。在实验中,利用200 ml的熔融合金,在1300℃的生长温度下,石墨烯的产量可以达到0.49 g/h,甲烷的转换效率可达77.05%。相较于报道过的铜催化剂,该催化剂可在更低的生长温度下,达到更高的转化效率。同时,制备得到的石墨烯也具有很高的质量。石墨烯的厚度也可由生长条件控制,为7.4层到24.2层。对于镍基合金中气泡内石墨烯的生长机制也做了深入研究,并得到了石墨烯在气泡表面等温析出生长的结论。2.在B-CVD法中,进一步提出使用高沸点的熔融盐（CaCl2）作为催化剂。在熔融盐中也实现了高品质石墨烯制备。相同条件下,石墨烯产量和甲烷的转换效率较使用镍基合金生长的结果要低,表明熔融盐催化甲烷裂解的效率较镍基合金低,然而,得到的石墨烯质量却更好。同时,由于使用的CaCl2极易溶于水,因此此类石墨烯表面的杂质非常容易清除,这就大大降低了石墨烯的后处理成本,并使该方法更加的环保。同样,对于熔融盐中气泡内石墨烯的生长机制也做了深入研究,与在镍基合金中不同的是,在熔融盐中,高温裂解得到的碳原子直接在气泡表面组装为石墨烯,而不会进入到熔融盐中,再等温析出。3.制得的石墨烯有良好的质量和褶皱表面,使其可被用于不同领域。高度褶皱的表面赋予了石墨烯大的表面积,再加上高质量石墨烯的疏水亲油的特性,使制备得到的石墨烯对油和有机溶剂有良好的吸附能力。结果显示,石墨烯的吸附能力可达65160 g/g,并且可以反复使用。此外,将石墨烯应用于复合材料领域,通过与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合,得到了石墨烯/PDMS复合材料。实验结果显示,当复合材料中石墨烯含量为7 wt%时,此复合材料仍保持了良好的机械特性。对于0.4 mm厚的复合材料,在X波段（8 GHz-12 GHz）的电磁屏蔽效能（electromagnetic interference shielding effectiveness,EMI SE）可达36 dB。4.本文以三维网络结构的镍纤维为模板制备了一种高电导率的三维石墨烯网络结构。该三维网络结构拥有良好的稳定性和较高的电导率。通过与PDMS复合,得到石墨烯/PDMS复合材料。该复合材料柔韧性好,电导率为6100 S/m。当复合材料厚度为0.75 mm,石墨烯的填充量低至1.2 wt%时,在X波段的EMI SE高达90 dB,当复合材料的厚度降至0.25 mm时,EMI SE仍然高达40 dB。复合材料除了具有优异的电磁屏蔽效能以外,与纯PDMS相比,其机械性能也有显着的提高。
二、催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料（论文提纲范文）
（1）垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 碳基能源储存与转化材料概述 |
| 1.2.1 传统碳基能源储存与转化材料 |
| 1.2.2 低维度碳纳米能源储存与转化材料 |
| 1.2.3 取向性碳纳米材料 |
| 1.3 能源储存与转化材料中的能质传递机理 |
| 1.3.1 电子传递强化基本策略 |
| 1.3.2 离子输运与固液界面静电吸附机理 |
| 1.3.3 纳米尺度下的界面能质传递过程 |
| 1.4 能质传递过程中的边缘效应 |
| 1.4.1 垂直取向石墨烯的边缘结构调控 |
| 1.4.2 边缘效应及能源储存与转化应用 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 2 实验和数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与仪器设备 |
| 2.3 材料表征分析 |
| 2.3.1 形貌结构分析 |
| 2.3.2 材料构成分析 |
| 2.3.3 表面光电特性分析 |
| 2.3.4 电化学石英晶体微天平分析 |
| 2.4 性能评价分析 |
| 2.4.1 光催化水裂解制氢性能评价系统 |
| 2.4.2 超级电容储能性能测试及应用平台 |
| 2.5 数值计算方法 |
| 2.5.1 分子动力学模拟简介 |
| 2.5.2 密度泛函理论计算简介 |
| 2.5.3 建模、模拟软件及相关数据后处理方法 |
| 3 垂直取向石墨烯边缘调控及能质传递强化机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直取向石墨烯的PECVD制备与边缘生长调控 |
| 3.2.1 等离子体源的选择 |
| 3.2.2 生长基底的选择 |
| 3.2.3 垂直取向石墨烯边缘生长调控方法 |
| 3.3 垂直取向石墨烯边缘形貌结构研究 |
| 3.3.1 垂直取向石墨烯边缘形貌结构表征 |
| 3.3.2 PECVD法制备垂直取向石墨烯的基底适应性分析 |
| 3.3.3 垂直取向石墨烯边缘生长模式与密度调控研究 |
| 3.4 垂直取向石墨烯光学与光电响应特性 |
| 3.4.1 垂直取向石墨烯光吸收性能研究 |
| 3.4.2 垂直取向石墨烯光电响应行为研究 |
| 3.4.3 石墨烯边缘光电场时域有限差分模拟 |
| 3.5 垂直取向石墨烯边缘电子结构与光诱导电场增强效应 |
| 3.5.1 密度泛函理论模拟研究 |
| 3.5.2 扫描开尔文探针显微表征 |
| 3.5.3 近场光诱导力显微表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 边缘光激发载流子分离强化及光催化制氢研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GCN/NVG复合结构设计与限域制备 |
| 4.2.1 目标结构设计 |
| 4.2.2 基于垂直取向石墨烯的石墨相氮化碳限域制备 |
| 4.3 材料表征与分析 |
| 4.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 光学性质与表面浸润性表征 |
| 4.4 光催化裂解水制氢性能表征 |
| 4.4.1 固载式光催化试验体系 |
| 4.4.2 光催化活性与表观量子产率 |
| 4.5 GCN/NVG复合结构中载流子动力学特征研究 |
| 4.5.1 GCN/NVG复合材料电子结构 |
| 4.5.2 光激发载流子分离强化研究 |
| 4.5.3 垂直取向石墨烯促进光催化机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 边缘固液界面相平衡结构优化及电容去离子研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电容去离子技术概述 |
| 5.2.1 技术背景 |
| 5.2.2 性能指标 |
| 5.2.3 电极材料 |
| 5.2.4 共离子效应与电荷效率 |
| 5.2.5 太阳光驱动/促进电容去离子相关研究 |
| 5.3 光促进电容去离子性能研究 |
| 5.3.1 电极制备与电容去离子试验系统 |
| 5.3.2 电极微观形貌表征 |
| 5.3.3 电化学性能测试 |
| 5.3.4 光照吸脱附性能测试 |
| 5.4 光照促进电容去离子机理研究 |
| 5.4.1 基于光诱导力显微的边缘电场探测 |
| 5.4.2 基于分子动力学模拟的固液界面相平衡结构研究 |
| 5.4.3 基于电化学石英晶体微天平的离子输运行为研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 适应室温离子液体的富边缘电极构筑及滤波电容储能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 富边缘石墨烯泡沫电极制备与表征 |
| 6.2.1 富边缘石墨烯泡沫电极制备 |
| 6.2.2 电极微观形貌与结构表征 |
| 6.3 混合离子液体电解液性能表征 |
| 6.3.1 混合离子液体电解液配制 |
| 6.3.2 电解液物性表征 |
| 6.4 基于混合室温离子液体电解质的石墨烯泡沫储能性能 |
| 6.4.1 电化学表征方法 |
| 6.4.2 垂直取向石墨烯泡沫形貌对储能性能的影响 |
| 6.4.3 基于垂直取向石墨烯泡沫的交流滤波应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（2）二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢能的制备技术 |
| 1.2.1 蒸汽重整技术 |
| 1.2.2 生物制氢 |
| 1.2.3 辐解制氢 |
| 1.2.4 光催化制氢 |
| 1.2.5 热解水制氢 |
| 1.2.6 电解水制氢 |
| 1.3 电解水技术的发展及原理 |
| 1.3.1 电解水制氢基本原理 |
| 1.4 电解水催化剂的分类 |
| 1.4.1 贵金属催化剂 |
| 1.4.2 非金属催化剂 |
| 1.4.3 过渡金属化合物 |
| 1.5 催化剂设计要求及性能调控策略 |
| 1.5.1 电催化剂的设计要求 |
| 1.5.2 催化剂的性能调控策略 |
| 1.6 本论文的选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 MoS_2-MoO_3复合纳米球的构建及电催化析氢性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 催化剂的制备过程 |
| 2.2.4 材料的表征 |
| 2.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 升温速率的影响 |
| 2.3.2 硫化时间的影响 |
| 2.3.3 电催化性能研究 |
| 2.3.4 合成机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 MoS_2在Co-N共掺杂碳笼的限域式生长及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 催化剂的制备过程 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂碳化前驱体AM/ZIF-67_n的结构表征 |
| 3.3.2 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的形貌表征 |
| 3.3.3 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的晶型及多孔结构分析 |
| 3.3.4 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n元素组成及价态分析 |
| 3.3.5 碳化温度对催化剂MoS_2/Co-N-CN_2的影响 |
| 3.3.6 电催化性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 构建多层次三维结构的MoP/C-RGO复合片及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 催化剂的制备过程 |
| 4.2.4 材料的表征 |
| 4.2.5 电催化性能测试 |
| 4.2.6 电池性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Mo-PDA纳米花及在石墨烯片GO上的生长 |
| 4.3.2 MoP/C纳米球及MoP/C-rGO复合纳米片的结构分析 |
| 4.3.3 催化析氢性能研究 |
| 4.3.4 锂电储能性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三元异质MoS_2/C@Co_9S_8皮芯纳米纤维的制备及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 催化剂的制备过程 |
| 5.2.4 材料的表征 |
| 5.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 金属有机框架ZIF-67在PAN纤维上的生长 |
| 5.3.2 C@Co_3O_4皮芯纳米纤维的表征 |
| 5.3.3 MoS_2/C@Co_9S_8-n纳米纤维的形貌及结构分析 |
| 5.3.4 MoS_2/C@Co_9S_8复合纳米纤维电催化析氢性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 柔性自支撑电极Ni-MoP@C/CC的制备及电催化析氢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验药品 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 催化剂的制备过程 |
| 6.2.4 材料的表征 |
| 6.2.5 电化学性能测试方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Ni-Mo共掺杂对PDA聚合的影响 |
| 6.3.2 电极Ni-MoP@C/CC的结构表征 |
| 6.3.3 电极Ni-MoP@C/CC的电催化性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 主要结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录:作者在攻读博士学位期间的成果 |
（4）泡沫镍催化甲烷裂解及碳沉积后催化剂的再利用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 能源现状及发展 |
| 1.1.1 能源现状简述 |
| 1.1.2 氢能的发展机遇 |
| 1.1.3 几种典型的制氢工艺 |
| 1.2 甲烷裂解研究进展 |
| 1.2.1 非负载型镍基催化剂 |
| 1.2.2 负载型镍基催化剂 |
| 1.3 泡沫金属催化剂 |
| 1.4 超级电容器简介 |
| 1.4.1 超级电容器概念和分类 |
| 1.4.2 超级电容器电极材料研究 |
| 1.5 本文研究思路及主要内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2 泡沫镍预处理方法 |
| 2.3 甲烷裂解反应过程简述 |
| 2.4 碳沉积后催化剂的再利用 |
| 2.5 电极材料的制备及测试 |
| 2.6 样品表征及分析 |
| 第三章 泡沫镍催化甲烷裂解 |
| 3.1 泡沫镍催化剂表征 |
| 3.1.1 预处理前后泡沫镍的XRD分析 |
| 3.1.2 预处理后泡沫镍的XPS分析 |
| 3.1.3 预处理前后泡沫镍的SEM图像 |
| 3.2 甲烷裂解测试 |
| 3.2.1 热处理和酸刻蚀影响 |
| 3.2.2 反应温度的影响 |
| 3.2.3 热处理条件的影响 |
| 3.2.4 氢还原的影响 |
| 3.2.5 碳循环利用 |
| 3.3 反应后固态残余物表征分析 |
| 3.3.1 XRD和 Raman-光谱分析 |
| 3.3.2 热失重分析 |
| 3.3.3 SEM和 TEM分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 甲烷裂解反应后碳沉积的镍催化剂的再利用 |
| 4.1 碳沉积后的镍基催化剂再利用 |
| 4.2 甲烷裂解后的积碳表征 |
| 4.3 碳沉积后的催化剂的电化学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）碳基非贵金属电极材料的构建及其电催化水裂解性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 电解水反应简介 |
| 1.2.1 电解水反应概述 |
| 1.2.2 电催化析氢反应原理概述 |
| 1.2.3 电催化析氧反应原理概述 |
| 1.2.4 电催化材料评价标准 |
| 1.3 电解水技术分类和发展现状 |
| 1.3.1 质子交换膜电解水制氢技术(PEMWE) |
| 1.3.2 碱性电解水制氢技术(AWE) |
| 1.3.3 固体氧化物电解水制氢技术(SOEC) |
| 1.4 相关电解水催化材料的研究进展 |
| 1.4.1 酸性电解水析氧材料 |
| 1.4.2 碱性电解水析氢材料 |
| 1.5 选题依据和研究思路 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究思路与内容 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 2 实验仪器与研究方法 |
| 2.1 实验材料与仪器 |
| 2.1.1 实验材料与试剂 |
| 2.1.2 实验设备与仪器 |
| 2.2 材料组表征手段 |
| 2.2.1 材料形貌与组分表征 |
| 2.2.2 材料晶体结构与化学结构表征 |
| 2.2.3 材料精细结构表征 |
| 2.3 材料电催化性能评价 |
| 2.3.1 电化学测试体系 |
| 2.3.2 催化活性测试方法 |
| 2.3.3 稳定性测试方法 |
| 3 三维石墨烯纳米片阵列的制备及其析氧性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验内容 |
| 3.2.1 合成方法 |
| 3.2.2 HADDF-STEM测试方法 |
| 3.2.3 理论计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 OEEG材料形貌和结构表征 |
| 3.3.2 OEEG材料电催化析氧反应性能评价 |
| 3.3.3 OEEG材料析氧活性机制研究 |
| 3.3.4 OEEG材料合成方法推广 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 氮掺杂碳纳米管复合石墨烯纳米片阵列的制备及其析氧性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.2.1 合成方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 NF/EG材料合成条件探究 |
| 4.3.2 NF/EG材料形貌和结构表征 |
| 4.3.3 NF/EG材料碱性环境下电催化析氧反应性能评价 |
| 4.3.4 NF/EG材料酸性环境下电催化析氧反应性能评价 |
| 4.3.5 NF/EG材料析氧活性机制研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 铁氮掺杂碳纳米管复合石墨烯纳米片阵列的制备及其析氧性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.2.1 合成方法 |
| 5.2.2 氧气浓度测试 |
| 5.2.3 理论计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 TM对TMN_x/NF/EG材料形貌和性能的影响 |
| 5.3.2 FeN_x/NF/EG材料合成条件探究 |
| 5.3.3 FeN_x/NF/EG材料形貌和结构表征 |
| 5.3.4 FeN_x/NF/EG材料电催化析氧反应性能评价 |
| 5.3.5 FeN_x/NF/EG材料析氧活性机制研究 |
| 5.3.6 FeN_x/NF/EG材料全解水两电极体系构建及性能评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 镍氮掺杂碳纳米管复合石墨烯纳米片阵列的制备及其析氢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验内容 |
| 6.2.1 合成方法 |
| 6.2.2 理论计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Ni NP|Ni-N-C/EG材料合成条件探究 |
| 6.3.2 Ni NP|Ni-N-C/EG材料形貌和结构表征 |
| 6.3.3 Ni NP|Ni-N-C/EG材料电催化析氢反应性能评价 |
| 6.3.4 Ni NP|Ni-N-C/EG材料析氢机制研究 |
| 6.3.5 Ni NP|Ni-N-C/EG材料全解水两电极体系构建及性能评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与建议 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 存在问题与建议 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（6）根须状CNTs-CNFs锂离子电池负极的构建及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纳米碳材料简介 |
| 1.2.1 零维纳米碳材料 |
| 1.2.2 一维纳米碳材料 |
| 1.2.3 二维纳米碳材料 |
| 1.3 纳米碳材料用于锂基二次电池的研究现状 |
| 1.3.1 用于锂离子电池及锂硫电池电极材料 |
| 1.3.2 用于锂硫电池隔膜改性及中间层材料 |
| 1.4 碳纳米纤维和碳纳米管作为锂离子电池负极材料的研究现状 |
| 1.4.1 碳纳米纤维作为锂离子负极材料的研究 |
| 1.4.2 碳纳米纤维/碳纳米管作为锂离子负极材料的研究 |
| 1.5 静电纺丝法简介 |
| 1.5.1 单轴静电纺丝法 |
| 1.5.2 同轴静电纺丝法 |
| 1.6 论文的选题意义及主要工作 |
| 第二章 材料合成、表征及测试方法 |
| 2.1 实验原料及仪器设备 |
| 2.1.1 实验主要原料 |
| 2.1.2 实验设备及仪器 |
| 2.2 材料的表征方法 |
| 2.2.1 形貌表征 |
| 2.2.2 结构表征 |
| 2.3 纽扣电池的组装 |
| 2.3.1 材料制备 |
| 2.3.2 电池组装 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 循环伏安曲线分析 |
| 2.4.2 电导率及电化学阻抗测试 |
| 2.4.3 恒流充放电性能测试 |
| 第三章 CNFs-Ni复合材料的制备及其电化学性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CNFs-Ni复合材料的制备 |
| 3.2.1 纺丝液的配置 |
| 3.2.2 电纺PAN/Ni(NO_3)_2纳米纤维的制备 |
| 3.2.3 CNFs-Ni复合材料的制备 |
| 3.3 CNFs-Ni复合材料的形貌和结构表征 |
| 3.4 CNFs-Ni复合材料的电化学性能研究 |
| 3.4.1 循环伏安曲线和充放电曲线分析 |
| 3.4.2 循环性能测试 |
| 3.4.3 倍率性能测试 |
| 3.4.4 电导率及电化学阻抗测试 |
| 3.4.5 高电流密度长循环性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 “根须状”CNTs-CNFs三维复合材料的制备及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 “根须状”CNTs-CNFs三维复合材料的制备 |
| 4.2.1 CVD生长CNTs原理 |
| 4.2.2 PVP@Ni(NO_3)_2/PAN纳米纤维膜的制备 |
| 4.2.3 CVD法制备“根须状”CNTs-CNFs三维复合材料 |
| 4.3 “根须状”CNTs-CNFs三维复合材料的形貌和结构表征 |
| 4.4 “根须状”CNTs-CNFs三维复合材料的电化学性能研究 |
| 4.4.1 循环伏安曲线和充放电曲线分析 |
| 4.4.2 循环性能测试 |
| 4.4.3 倍率性能测试 |
| 4.4.4 电导率及电化学阻抗测试 |
| 4.4.5 高电流密度长循环性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属有机骨架化合物及其衍生结构 |
| 1.2.1 金属有机骨架化合物概述 |
| 1.2.2 金属有机骨架化合物及其衍生结构设计制备策略 |
| 1.3 锂/钠离子电池 |
| 1.3.1 锂/钠离子电池概述 |
| 1.3.2 锂/钠离子电池反应机理及失效机制 |
| 1.3.3 锂/钠离子电池负极材料设计制备策略 |
| 1.3.4 金属有机骨架化合物衍生结构在锂钠离子电池中的应用 |
| 1.4 金属-硫基电池 |
| 1.4.1 金属-硫基电池概述 |
| 1.4.2 Li-S电池反应机理及失效机制 |
| 1.4.3 Li-S电池正极动力学优化策略 |
| 1.4.4 金属有机骨架化合物衍生结构在金属-硫基电池中的应用 |
| 1.5 本文的意义及主要研究内容 |
| 第二章 实验材料及测试方法 |
| 2.1 实验药品及实验仪器 |
| 2.2 材料结构表征及分析 |
| 2.2.1 X-射线衍射仪 |
| 2.2.2 X-射线光电子能谱仪 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 激光共聚焦拉曼光谱仪 |
| 2.2.6 热重分析仪 |
| 2.2.7 比表面分析仪 |
| 2.3 材料电化学性能测试 |
| 2.3.1 电极制备及电池组装 |
| 2.3.2 循环伏安法 |
| 2.3.3 交流阻抗法 |
| 2.3.4 循环性能和倍率性能测试 |
| 第三章 MOFs衍生多孔核壳结构ZnO/ZnCo_2O_4/C储锂性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料合成 |
| 3.2.1 核壳结构ZnCo-MOF前驱体 |
| 3.2.2 核壳异质结构ZnO/ZnCo_2O_4/C |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 形貌结构及物相分析 |
| 3.3.2 电化学性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ZIF-67衍生三维网状CoP@C-RGO储钠性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料合成 |
| 4.2.1 石墨烯-泡沫镍三维骨架结构 |
| 4.2.2 CoP@C-RGO-NF复合材料 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 核壳结构CoP@C-RGO-NF三维骨架的结构和物相分析 |
| 4.3.2 电化学性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金属有机骨架化合物锂硫电池正极材料 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料合成 |
| 5.2.1 ZIF-67,ZIF-67-5及ZIF-67-10的制备及刻蚀 |
| 5.2.2 ZIF-67-S,ZIF-67-5-S及ZIF-67-10-S复合材料的合成 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 复合材料的结构及物相分析 |
| 5.3.2 电化学性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 MOF衍生N掺杂Co纳米团簇/分级多孔碳K-S电池性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料合成 |
| 6.2.1 ZIF-67,Co-C,N-Co_l-Co_m-C多面体的合成 |
| 6.2.2 S-Co-C,S-N-Co_l-S-N-Co_s-多面体的制备 |
| 6.3 结果分析与讨论 |
| 6.3.1 结构及物相分析 |
| 6.3.2 电化学性能分析 |
| 6.3.3 K-S电池反应机理分析 |
| 6.3.4 理论计算 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于S掺杂Te_(1-x)S_x米棒正极材料的高效Li-Te电池 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 材料合成 |
| 7.2.1 Te纳米管的合成 |
| 7.2.2 S@Te,Te_(0.90)S_(0.10)和Te_(0.92)S_(0.08)纳米棒的合成 |
| 7.3 结构分析及讨论 |
| 7.3.1 结构及物相分析 |
| 7.3.2 理论计算分析 |
| 7.3.3 电化学性能分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表学术论文情况 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 攻读博士学位期间获奖情况 |
| 附件 |
（8）几种金属-有机骨架材料的制备及其二氧化碳捕获和烯烃/烷烃吸附分离性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 二氧化碳的捕获研究背景 |
| 1.2 低碳烯烃/烷烃分离研究背景 |
| 1.3 常规吸附剂材料研究背景 |
| 1.3.1 分子筛 |
| 1.3.2 多孔碳材料 |
| 1.4 金属-有机骨架材料及其氧化石墨复合材料 |
| 1.4.1 刚性金属-有机骨架材料 |
| 1.4.2 柔性金属-有机骨架材料 |
| 1.4.3 金属-有机骨架材料复合氧化石墨 |
| 1.5 金属-有机骨架材料吸附分离小分子气体 |
| 1.5.1 二氧化碳的捕获和分离 |
| 1.5.2 乙烯/乙烷的分离 |
| 1.5.3 丙烯/丙烷的分离 |
| 1.6 本文研究的意义以及研究目标 |
| 1.7 本文研究的内容以及创新点 |
| 第二章 MOF-505@GO的制备及其对CO_2/CH_4/N_2 吸附性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 MOF-505和MOF-505@GO复合材料的合成 |
| 2.2.4 MOF-505 和 MOF-505@GO 材料的表征 |
| 2.2.5 CO_2,CH_4和N_2吸附等温线的测定 |
| 2.2.6 水汽稳定性的测试 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 MOF-505@GO复合材料的结构表征 |
| 2.3.2 MOF-505@GO复合材料的CO_2,CH_4和N_2吸附等温线 |
| 2.3.3 MOF-505@GO复合材料的CO_2/CH_4和CO_2/N_2 吸附选择性 |
| 2.3.4 MOF-505和MOF-505@5GO的 CO_2吸附热 |
| 2.3.5 MOF-505和MOF-505@5GO的水汽稳定性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 水汽促进PCN-250增强吸附CO_2性能和机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料与试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 PCN-250的合成 |
| 3.2.4 PCN-250的表征 |
| 3.2.5 CO_2,CH_4和N_2静态吸附等温线的测定 |
| 3.2.6 水汽稳定性的测定 |
| 3.2.7 动态气体吸附测试 |
| 3.2.8 气体吸附模拟计算模型和方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 PCN-250的结构表征 |
| 3.3.2 PCN-250的CO_2,CH_4和N_2静态吸附分离性能 |
| 3.3.3 PCN-250的水汽稳定性和再生稳定性 |
| 3.3.4 水汽存在下PCN-250的动态CO_2吸附性能 |
| 3.3.5 水分子增强PCN-250吸附CO_2的机理探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PCN-250吸附分离乙烷/乙烯的性能和机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料与试剂 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 PCN-250的合成 |
| 4.2.4 PCN-250的表征 |
| 4.2.5 C_2H_6和C_2H_4吸附等温线的测定 |
| 4.2.6 模拟计算模型和方法 |
| 4.2.7 C_2H_6/C_2H_4混合气的动态分离性能测试 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 PCN-250的结构表征 |
| 4.3.2 PCN-250的C_2H_6和C_2H_4 吸附等温线 |
| 4.3.3 模拟计算PCN-250的C_2H_6和C_2H_4 吸附分离机理 |
| 4.3.4 PCN-250的C_2H_6/C_2H_4 吸附选择性 |
| 4.3.5 PCN-250 固定床C_2H_6/C_2H_4 混合气的吸附透过曲线 |
| 4.3.6 PCN-250的C_2H_6和C_2H_4 吸附热 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 柔性且温敏的CPL-1吸附分离丙烯/丙烷性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料与试剂 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 CPL-1的合成 |
| 5.2.4 CPL-1的表征 |
| 5.2.5 C_3H_6和C_3H_8吸附-脱附等温线的测定 |
| 5.2.6 C_3H_6/C_3H_8混合气的动态分离性能测试 |
| 5.2.7 C_3H_6的程序升温脱附测试 |
| 5.2.8 模拟计算模型和方法 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 CPL-1的结构表征 |
| 5.3.2 CPL-1的C_3H_6和C_3H_8 吸附性能 |
| 5.3.3 C_3H_6/C_3H_8 混合气在CPL-1 固定床上吸附透过曲线 |
| 5.3.4 CPL-1的C_3H_6脱附活化能 |
| 5.3.5 CPL-1的吸附-脱附循环再生性能 |
| 5.3.6 273 K时 CPL-1的C_3H_6和C_3H_8 吸附模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 层柱状的金属-有机骨架材料吸附分离丙烯/丙烷性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验原料与试剂 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 [Zn_2(5-aip)_2(bpy)]·(DMF)·(H_2O)_2(Zn-aip-bpy)的合成 |
| 6.2.4 Zn-aip-bpy的结构表征 |
| 6.2.5 C_3H_6和C_3H_8吸附等温线的测定 |
| 6.2.6 C_3H_6/C_3H_8混合气的动态分离性能测试 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 Zn-aip-bpy的结构表征 |
| 6.3.2 Zn-aip-bpy的 C_3H_6和C_3H_8 吸附等温线 |
| 6.3.3 Zn-aip-bpy的 C_3H_6/C_3H_8 吸附选择性 |
| 6.3.4 Zn-aip-bpy的 C_3H_6和C_3H_8 吸附热 |
| 6.3.5 C_3H_6/C_3H_8 混合气在Zn-aip-bpy固定床上的吸附透过曲线 |
| 6.3.6 Zn-aip-bpy的 C_3H_6/C_3H_8 混合气的动态再生实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）石墨膜表面改性及石墨膜/铝层状复合材料导热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 高导热石墨膜研究进展 |
| 1.2.1 石墨膜概述 |
| 1.2.2 石墨膜制备方法 |
| 1.2.3 石墨膜在复合材料中的应用 |
| 1.3 碳纳米管研究现状 |
| 1.3.1 碳纳米管制备方法 |
| 1.3.2 碳纳米管生长机制 |
| 1.4 碳化硅纳米线研究现状 |
| 1.4.1 碳化硅纳米线制备方法 |
| 1.4.2 碳化硅纳米线生长机制 |
| 1.5 石墨膜/铝层状复合材料研究现状 |
| 1.6 改性石墨膜/铝层状复合材料研究现状 |
| 1.7 高导热石墨膜/铝层状复合材料存在的问题及挑战 |
| 1.8 主要研究内容 |
| 第2章 试验材料与试验方法 |
| 2.1 试验材料与设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 材料制备方法 |
| 2.2.1 碳纳米管改性石墨膜复合增强体制备方法 |
| 2.2.2 碳化硅纳米线改性石墨膜复合增强体制备方法 |
| 2.2.3 石墨膜/铝层状复合材料制备方法 |
| 2.3 组织结构分析与性能测试 |
| 2.3.1 材料组成及微观结构分析 |
| 2.3.2 材料性能测试分析 |
| 第3章 石墨膜表面纳米改性设计及其制备与表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高导热设计思路 |
| 3.2.1 高导热石墨膜 |
| 3.2.2 基体合金选择 |
| 3.2.3 界面结构设计 |
| 3.3 碳纳米管改性石墨膜复合增强体制备及表征 |
| 3.3.1 碳纳米管改性石墨膜复合增强体制备 |
| 3.3.2 石墨膜表面碳纳米管SEM分析 |
| 3.3.3 石墨膜表面碳纳米管TEM分析 |
| 3.3.4 碳纳米管改性石墨膜XRD分析 |
| 3.3.5 碳纳米管改性石墨膜Raman分析 |
| 3.3.6 碳纳米管改性石墨膜XPS分析 |
| 3.3.7 碳纳米管改性石墨膜热扩散系数分析 |
| 3.4 碳化硅纳米线改性石墨膜复合增强体制备及表征 |
| 3.4.1 碳化硅纳米线改性石墨膜复合增强体制备 |
| 3.4.2 石墨膜表面碳化硅纳米线SEM分析 |
| 3.4.3 石墨膜表面碳化硅纳米线TEM分析 |
| 3.4.4 碳化硅纳米线改性石墨膜XRD分析 |
| 3.4.5 碳化硅纳米线改性石墨膜XPS分析 |
| 3.4.6 碳化硅纳米线改性石墨膜热扩散系数分析 |
| 3.5 CNTs-GF/Al和 SiCnws-GF/Al层状复合材料制备 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 CNTs-GF/Al层状复合材料微观组织及热性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CNTs-GF/Al层状复合材料微观组织 |
| 4.2.1 CNTs-GF/Al层状复合材料XRD分析 |
| 4.2.2 CNTs-GF/Al层状复合材料微观组织 |
| 4.3 CNTs-GF/Al复合材料界面产物生成机制 |
| 4.4 CNTs-GF/Al层状复合材料层间剪切性能 |
| 4.5 CNTs-GF/Al层状复合材料热性能 |
| 4.5.1 CNTs-GF/Al层状复合材料热导率 |
| 4.5.2 CNTs-GF/Al层状复合材料热导率评价 |
| 4.6 CNTs-GF/Al层状复合材料电导率 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 SiCnws-GF/Al层状复合材料微观组织及热性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SiCnws-GF/Al层状复合材料微观组织 |
| 5.2.1 SiCnws-GF/Al层状复合材料XRD分析 |
| 5.2.2 SiCnws-GF/Al层状复合材料微观组织 |
| 5.3 SiCnws-GF/Al层状复合材料层间剪切性能 |
| 5.4 SiCnws-GF/Al层状复合材料热性能 |
| 5.4.1 SiCnws-GF/Al层状复合材料热导率 |
| 5.4.2 SiCnws-GF/Al层状复合材料热导率评价 |
| 5.5 SiCnws-GF/Al层状复合材料电导率 |
| 5.6 改性石墨膜/铝层状复合材料热导率理论计算 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）多层高品质石墨烯的大量制备及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 石墨烯概述 |
| 1.1.1 石墨烯的结构 |
| 1.1.2 石墨烯的性质 |
| 1.2 石墨烯的制备工艺和标准 |
| 1.2.1 机械剥离法 |
| 1.2.2 液相剥离法 |
| 1.2.3 氧化还原法 |
| 1.2.4 闪蒸石墨烯法 |
| 1.2.5 化学气相沉积(CVD)法 |
| 1.3 石墨烯的应用研究 |
| 1.3.1 柔性电子 |
| 1.3.2 复合材料与涂层 |
| 1.3.3 储能材料 |
| 1.3.4 传感器 |
| 1.3.5 生物医学领域 |
| 1.3.6 电磁屏蔽领域 |
| 1.3.7 其他领域的应用 |
| 1.4 本论文的创新点和结构安排 |
| 1.4.1 论文的创新点 |
| 1.4.2 论文的结构安排 |
| 第二章 镍基熔融合金催化生长B-CVD石墨烯 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 B-CVD石墨烯的制备和表征方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 表征方法及设备 |
| 2.2.4 B-CVD法生长石墨烯的实验步骤 |
| 2.3 熔融Ni_2Bi_8合金催化制备石墨烯 |
| 2.4 熔融Ni_2Sn_8合金催化制备石墨烯 |
| 2.4.1 实验结果及分析 |
| 2.4.2 熔融Ni_2Sn_8合金中石墨烯的生长机理研究 |
| 2.4.3 不同生长条件对石墨烯品质的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 熔融CaCl_2 催化生长B-CVD石墨烯 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 石墨烯的形貌 |
| 3.3.2 熔融CaCl_2中石墨烯的生长机理研究 |
| 3.3.3 生长条件对石墨烯品质、产量的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 B-CVD法石墨烯的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨烯/PDMS复合材料的制备及其在电磁屏蔽领域的应用 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 实验结果及讨论 |
| 4.3 油水分离 |
| 4.3.1 实验方法 |
| 4.3.2 实验结果及讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三维结构石墨烯的制备及其在电磁屏蔽领域的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 石墨烯三维网络结构的制备及其在电磁屏蔽领域的应用 |
| 5.2.1 实验方法 |
| 5.2.2 表征方法 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结及后续工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料（论文参考文献）
- [1]垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用[D]. 徐晨轩. 浙江大学, 2021(01)
- [2]二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究[D]. 侯雪斌. 江南大学, 2021
- [3]水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展[J]. 丁中振,李天,李长明,赵宇飞,宋宇飞. 高等学校化学学报, 2021(06)
- [4]泡沫镍催化甲烷裂解及碳沉积后催化剂的再利用[D]. 任志远. 西北大学, 2021
- [5]碳基非贵金属电极材料的构建及其电催化水裂解性能研究[D]. 雷超君. 浙江大学, 2021(01)
- [6]根须状CNTs-CNFs锂离子电池负极的构建及性能研究[D]. 于辉. 天津工业大学, 2021(01)
- [7]基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能[D]. 葛晓丽. 山东大学, 2020(04)
- [8]几种金属-有机骨架材料的制备及其二氧化碳捕获和烯烃/烷烃吸附分离性能[D]. 陈永伟. 华南理工大学, 2020(05)
- [9]石墨膜表面改性及石墨膜/铝层状复合材料导热性能研究[D]. 常靖. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [10]多层高品质石墨烯的大量制备及其应用研究[D]. 敖东羿. 电子科技大学, 2020(01)