一、新型多元掺杂面对等离子体碳基材料的性能研究（论文文献综述）
吕丹丹[1]（2021）在《掺杂多孔碳基非贵金属电催化剂的设计及性能调控研究》文中指出氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）和析氧反应（OER）是可再生燃料电池、可充电金属-空气电池和电化学水裂解装置等绿色电化学能源存储和转化技术的核心反应。然而ORR和OER反应较为复杂、动力学缓慢、不能自发进行,都依赖于贵金属催化剂的催化作用,严重制约了绿色能源的产生和转化利用。基于此,合理的设计和开发非贵金属氧电催化剂是解决目前困境的最重要的途径。尽管一直都有最新的研究进展,但在碱性和酸性介质中合理设计和合成用于ORR和OER的非贵金属电催化剂,仍然是研究者们需要不断探索的关键问题。异质原子掺杂的碳基材料因其具有优异的导电性、多孔结构、良好的化学稳定性而得到了广泛关注,是一个很有前途的探索策略。因而本课题,以2,6-二乙酰基吡啶为前驱体通过组分调控,合成了具有独特成分组成和结构特点的异质原子掺杂多孔碳基催化剂材料,并具有优异的电催化功能活性。此外,本课题还利用理论计算探讨了催化剂的活性位点来源,解析了微观结构和催化活性的关系。主要内容如下:（1）以1,8-二氨基萘和2,6二乙酰基吡啶为反应物前驱体集合生成新型双亚胺基吡啶聚合物,以六水氯化铁为金属前驱体经过络合后进行热解制备了碳球状单原子分散的Fe-N-C催化剂。对该催化剂进行了一系列的物理表征和电化学活性测试。结果表明用该前驱体无模板或载体制备的Fe-N-C催化剂具有超高的比表面积（1790 m2/g）、高石墨化程度等优点。该Fe-N-C材料内部及表面高度分散有单原子Fe与N形成独特的Fe-N5配位结构。同时,该催化剂材料在0.5 M硫酸和0.1 M KOH中不仅表现出优异的ORR催化活性和选择性,还具有优异的OER催化性能。总的氧电催化活性为碱性介质中0.70 V和在酸性介质中为0.86 V。（2）以2,6-二乙酰基吡啶和3,3’-二氨基联苯胺为反应物前驱体,本工作探究了氯化钴、硝酸钴、乙酸钴三种钴前驱体与催化剂结构和性能的关系。通过热解制备了Co-N-C多功能电催化剂用于高效水分解和氧还原催化反应。结果表明Co-N结构和封装在N掺杂的碳基体中的金属钴纳米粒子具有很强的协同效应。钴离子源对最终的碳材料性能有显着影响。以乙酸钴为前驱体制备的Co-N-C催化剂具有良好的综合性能。这种优异的活性可归功于被包覆的金属态钴和Co-N基团之间的协同作用。研究还表明Co-Nx是ORR的十分有效的活性位点,而金属态的钴则对水分解反应具有巨大的活性贡献。（3）基于以上两个工作,又以2,6-二乙酰基吡啶和3,3’-二氨基联苯胺为反应物,按照不同Fe和Co摩尔比制备得到含铁-N和钴-N结构有机金属络合物。对络合物粉末进行热解及后处理得到FexCoyNC催化剂。探究了Fe和Co的比例对催化剂的结构以及性能的影响。本工作所制备的催化剂具有Fe以Fe-Nx结构的形式存在,Co则以少量的Co-Nx结构和多数的金属态Co两种状态存在。其中Fe:Co比例为1:5的催化剂（Fe1Co5NC）在酸性和碱性电解液中都具有最优的ORR性能。Fe1Co5NC组装的锌-空气电池,放电时的峰值能量密度达到了284 mW·cm-2。测试结果表明微量Fe原子可以显着提高Co-N-C催化剂的ORR催化活性。DFT计算同样辅助证明了Fe-N-C（含少量Co-Nx）层包裹Co金属纳米颗粒结构比单独使用Fe-N-C和金属态Co时具有更优的氧中间产物吸附能量势垒,即比他们单独作为催化时具有更高的ORR催化活性。（4）将2,6-二乙酰基吡啶和4,4’-二氨基二苯二硫醚为反应前驱体,六水合氯化钴为钴盐,得到了Co9S8包覆于氮、硫掺杂碳中（Co9S8@N,S-C）的催化材料。该催化剂具有丰富的大、中孔结构,具有高效的双功能氧电催化活性,其ORR半波电位达到了0.89 V,OER过电位仅304 mV,双功能电位差仅有0.647 V vs RHE。用Co9S8@N,S-C组装的可充放电锌-空气电池的测试表明:其最大输出功率密度为259 mW·cm-2,比容量为862m Ah·gZn-1。此外,Co9S8@N,S-C组装的Zn ABs具有比Pt/C+IrO2更高的稳定性。连续运行110 h后,充放电电压间隙仅略微增大约90 mV,往返效率仅降低4.83%（而Pt/C+IrO2降低了14.48%）。DFT计算表明N、S共掺杂的碳层和Co9S8调节彼此的费米能级,大大提高了材料的导电性,并使电子迅速转移到活性位点,制备的Co9S8@N,S-C催化剂实现了更优的吸附效果,比单独使用Co9S8具有更高的催化活性。（5）由于金属Fe和Co在催化过程中易发生金属的脱落,因而本工作又以2,6-二乙酰基吡啶、1,5-萘二胺和2,5-二硫二脲为氮、碳源和硫源,通过调节三个单体的摩尔比探究了非金属NS/C氧电双功电催化剂。当三个有机物的摩尔比为1:0.5:0.5时所得到的的NS/C催化剂在0.1 M KOH中具有最高的ORR和OER催化活性,ORR/OER双功能电位差仅有0.72 V vs RHE,远超过了商业Pt/C+IrO2。用该催化剂组装的可充放电锌-空电池测试结果显示,其提供的最大输出功率密度149 mW·cm-2,比容量可达769m Ah·gzn-1,且可以稳定的充放100小时后仅衰减28.36%,活性和稳定性远超过相同质量负载的Pt/C和IrO2（1:1 wt.%）混合催化剂组装的锌-空电池（衰减37.18%）。本工作的理论计算结果表明,NS/C的高活性主要来源于由特定的N和S掺杂所诱导的带有正电荷和自旋密度的C原子。
柯涛[2]（2021）在《MXene基功能纳米材料的合成及对水中有机污染物的去除作用》文中认为有机污染废水种类复杂多样,难以治理,合成新型的高效催化剂用于降解水中的有机污染物被认为是一种有效的水污染治理方法。MXenes是一种新型的二维过渡金属碳化物或氮化物纳米材料,具有类似石墨烯（Graphene）的层状结构,拥有较高的载流子迁移速率,优异的力学、光电学、光热转换和吸附等性能。MXenes家族中的MXene（Ti3C2）主要由钛和碳组成,为二氧化钛和碳基材料复合提供了一个很好的天然平台。将Ti3C2与合适的窄隙半导体复合可获得可见光催化活性,并有助于光生载流子的分离,有效抑制光生电子-空穴的复合,从而提高催化剂的活性。本文以Ti3C2为原材料合成了具有二元、三元和四元异质结结构的MXene基催化剂,分别研究了它们在紫外、可见光催化以及过硫酸盐（PS）活化等高级氧化技术（AOPs）领域的应用,揭示了它们在光催化或活化过硫酸过程中的电荷转移机制以及对有机污染物的催化降解机理,比较了四种材料在两种实际地表水样中对SMZ的降解性能和研究了四种材料在实际废水中的适用性。为水污染治理提供了具有应用前景的新材料与技术。主要研究结果如下:（1）煅烧异丙胺（iPA）改性的Ti3C2原位合成了二元异质结结构的i N-Ti3C2/TiO2复合催化剂,其对水中的亚甲基蓝（MB）具有很好的紫外光催化降解性能。四次循环使用后对MB的光催化降解去除率仍超过90%,主要机理是氮掺杂增强了Ti3C2的导电性能,从而增强了i N-Ti3C2/TiO2的光电化学性能,有利于光生载流子的分离。紫外光催化产生的·OH是降解MB最主要的活性自由基。（2）在水热氧化Ti3C2合成的（001）TiO2/Ti3C2表面原位生长Bi OI,合成了三元异质结结构的Bi OI/（001）TiO2/Ti3C2复合催化剂（BTT）。可见光下,BTT在80 min内可完全降解水中的罗丹明B（RhB）,且降解效率在四次循环测试用中基本不变,主要机理是BiOI、（001）TiO2和Ti3C2之间形成的p-n和肖特基双异质结增强了光生电子-空穴的分离效率,促进了·O2-的生成和对Rh B的降解。（3）煅烧Bi（NO3）3·5H2O、尿素和Ti3C2合成了四元异质结结构的Bi2O3/C3N4/TiO2@C复合催化剂（BCTC）。在溶液初始p H为5和可见光下,BCTC在100 min内可完全降解水中的磺胺甲恶唑（SMZ）,且降解效率在四次循环测试用中基本不变,主要机理是Bi2O3、C3N4和TiO2之间形成的p-n和type-Ⅱ型双异质结以及Ti3C2煅烧生成的碳层有效提高了光生电子-空穴的分离效率,促进了h+的生成和对SMZ的可见光催化降解作用。（4）原位煅烧Ti3C2、十六烷基三甲基溴化铵（氮源）和硫粉（硫源）合成了氮和硫共掺杂的N/S-TiO2@C催化剂。在溶液初始p H为7和可见光下,N/S-TiO2@C能够高效活化PS并在30 min内完全降解SMZ,主要机理是氮和硫共掺杂TiO2使其具有可见光催化活性并延长了光生电子的寿命;N/S-TiO2@C产生的光生电子可生成·OH和·O2-,同时还可活化PS生成更高活性的SO4·-;此外,氮和硫共掺杂碳层生成的缺陷可与S2O82-反应生成1O2;这些活性自由基共同降解SMZ。（5）本文合成的四种材料与相关文献报道的材料相比,对提升四种体系中TiO2、Bi OI、Bi2O3和PS等活性组分的催化性能具有更强的能力。两种实际水样的水质参数差异较大,与超纯水相比,均降低了四种材料对目标污染物的降解速率,但污染物的去除率仍在58-81%之间,表明本文合成的四种材料对处理实际废水具有适用性。对于四种材料体系,N/S-TiO2@C可见光活化PS对SMZ具有最好的降解性能。
郝晓琼[3]（2021）在《改性碳基氧功能电催化剂的制备及其在能源转化中的应用》文中提出随着化石燃料掠夺式开采以及燃烧产物所带来的环境问题日益严峻,发展新型能源转换技术是实现绿色、经济、可持续发展理念的重要举措之一。其中,电解水制氢和锌-空气电池作为实现电能和化学能相互转换的两种典型的能源转化技术备受关注,而动力学缓慢的氧功能反应（包括氧析出反应OER和氧还原反应ORR）是制约上述两种能源转换技术规模化应用的关键。开发高效的氧功能催化剂可以有效降低OER和ORR反应的过电位,提高能量转换效率,从而解决氧功能反应动力学缓慢的问题。在众多催化剂中,碳基材料因其具有来源广泛、较好的导电性、形貌多样以及易功能化修饰等特点,在能源转化技术领域中脱颖而出,呈现出广阔的应用前景。构筑廉价且具优良催化性能的碳基氧功能催化剂对推动电解水制氢和锌-空气电池工业化进程具有重要的意义。为了降低碳基氧功能催化剂的成本,改善催化剂活性和稳定性,本文基于现有研究报道的概述分析,提出了基于负载过渡金属及其衍生物、杂原子掺杂以及包覆等改性策略对碳材料表面微观结构进行精准调控的新思路,进而丰富了活性位点的种类,提高了碳基氧功能催化剂的多功能性,获得系列性能优异的OER、ORR和OER/ORR双功能碳基氧功能催化剂,并探究此类材料在电解水和锌-空气电池中的应用,主要研究内容如下:（1）通过水热法和高温热解磷化法将镍铁磷化物（Ni2.3FeP3.4）嫁接在碳纳米管（CNTs）基底上,制备了一种具有“穿插式”结构的镍铁磷化物/碳纳米管OER复合催化剂（Ni2.3FeP3.4/CNTs）。其中,CNTs充当Ni2.3FeP3.4生长的支撑体,使Ni2.3FeP3.4颗粒均匀分散,活性位点充分暴露。同时,由CNTs交缠形成的三维结构不仅可以加速电子转移,提高催化剂的导电性,加快电解液扩散,而且可以有效防止氧气气泡连续析出过程中的材料变形和结构坍塌。所制备的Ni2.3FeP3.4/CNTs具有良好的OER催化性能,在电流密度为 10 mA cm-2 和 100 mA cm-2 时,Ni2.3FeP3.4/CNTs 的 OER 过电位分别降至 239 mV 和282 mV（1 M KOH）,性能超过绝大多数的文献报道以及商业Ir/C、RuO2催化剂。Ni2.3FeP3.4/CNTs在电解水应用中表现出高效的催化性能和良好的稳定性。（2）以惰性的生物质为碳源,通过高温热解法制备了一种三维氮掺杂多孔石墨碳ORR催化剂（MS-NPC）。其中,氮原子掺杂使得周围的碳原子电荷重排,为催化剂创造了丰富的活性位点;大的比表面积促使活性中心充分暴露;疏松多孔的三维结构有利于OH-和O2的扩散和传递;高石墨化程度有利于加速电子转移,增强催化剂的导电性。所制备的MS-NPC不仅具有石墨化程度高、比表面积大（1483 m2 g-1）、氮含量丰富（4.70%）等理想的结构特性,而且ORR催化性能实现了大幅度提高,ORR起始电位达0.985 V,极限电流密度达5.8 mA cm-2（0.1 M KOH）,还具有良好的稳定性和甲醇及CO耐中毒性,性能超过绝大多数文献报道的各类催化剂及贵金属催化剂。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了 ORR电催化活性和潜在催化机制,计算结果与实验规律相符。此外,以MS-NPC为阴极催化剂组装的一次液态锌-空气电池性能优越,超过了贵金属Pt/C基锌-空气电池,在固态柔性锌-空气电池中也表现出一定的应用前景。（3）通过水热法和高温相转移法将镍铁合金（Ni3Fe）锚定在氮掺杂多孔石墨烯（NPG）基底上,NPG表面褶皱和疏松海绵式网状结构为Ni3Fe合金颗粒的分散式沉积提供了充足的生长位点,对Ni3Fe合金颗粒尺寸进行有效调控,同时NPG与Ni3Fe合金两相之间紧密结合,形成了强界面相互作用,协同强化产生了更多的活性位点,所制备的三维一体式结构的镍铁合金/氮掺杂多孔石墨烯复合材料（Ni3Fe/NPG-1）具有优异的OER和ORR性能,在电流密度为10 mA cm-2时,Ni3Fe/NPG-1的OER过电位为 329 mV（0.1 M KOH）,ORR起始电位和半波电位分别为0.874 V和0.83 V,性能可与商业20%Pt/C相媲美。此外,由Ni3Fe/NPG-1组装成的二次液态锌-空气电池展现出开路电位高、能量密度高及循环稳定性好等优势,在二次柔性全固态锌空电池中同样展现出良好的应用前景。（4）通过高温热解法将铁钴合金（FeCo）嵌入氮掺杂碳纳米管中（NCNT）,进一步在氮掺杂碳纳米管外表面包覆氮磷掺杂碳层（NPC）,制备得到一种结构新颖的氮/磷共掺杂碳纳米管包覆铁钴合金复合OER/ORR双功能催化剂（NPC/FeCo@NCNT）。其中,铁钴合金粒子与氮掺杂碳纳米管之间的异质界面产生的协同作用有助于加快反应动力学;杂原子掺杂通过改变碳原子的电子结构,进一步优化氧吸附能,降低反应能垒。结构逐步优化,双功能催化性能步步提高,使所制备的NPC/FeCo@NCNT催化剂表现出优异的OER/ORR双功能催化性能,在电流密度为10 mA cm-2时,NPC/FeCo@NCNT的OER过电位为339.5 mV（0.1 MKOH）,ORR起始电位为0.92 V。此外,该催化剂在二次液态和固态及柔性固态锌-空气电池中具有一定的应用前景,可以应用于LED灯和电动模型等器件中。总而言之,本研究提出了四种改善碳基氧功能催化剂催化性能的新思路,系统研究了制备条件和催化剂的微观结构,探索了组分间相互作用以及催化性能之间内在关系,为新型高效、稳定、廉价的碳基氧功能催化剂的设计和开发提供了基础数据和理论参考,进而推动碳基氧功能催化剂从实验室走向规模化应用。
张浩[4]（2021）在《基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂》文中进行了进一步梳理芳香酮类化合物是一类重要的精细化工中间体,广泛用于特种工程塑料、药物、染料、香料以及农用化学品等领域。傅克（Friedel-Crafts）酰基化反应是制备芳香酮类化合物的最直接有效的方法之一。AlCl3、FeCl3等均相Lewis酸是当前工业生产过程中普遍使用的催化剂,但这类均相催化剂的使用会带来产物分离困难、废液处理成本高、环境压力大等问题。为解决上述问题,近期的研究工作主要集中于制备高效的多相固体酸催化剂,如分子筛、金属氧化物、杂多酸、金属有机框架（MOFs）等等。然而,固体酸催化剂普遍面临催化剂失活速度快、活性组分易流失等问题,从而严重制约了其在实际生产中的应用。当前,针对各种类型的傅克酰基化反应,设计制备环境友好、易于循环使用的高效固体酸催化剂具有非常重要的科学意义和实际应用价值。近年来,随着材料科学和催化剂制备化学的不断发展和进步,多种新型催化材料和催化剂制备技术不断涌现。其中,以MOFs为前驱体,采用高温热解制备金属/碳复合材料催化剂的研究备受关注。MOFs材料中高度有序的金属离子被有机配体很好地分离开,这一特性有利于解决焙烧过程中因金属烧结而出现粒子团聚的问题,进而制备出具有高分散性和高稳定性的碳载金属（氧化物）催化剂。基于上述情况,本论文围绕芳烃和酰氯的傅克酰基化反应,开展了系列的碳基铁纳米粒子催化剂的制备及催化性能的研究。通过选用不同类型Fe基MOFs为前驱体,经高温惰性气体热解,获得了几类催化性能优异且易于循环使用的碳包覆的铁纳米粒子催化剂。结合多种表征手段,系统研究了催化剂的组成、结构和催化性能之间的构效关系,探讨了催化剂的活性中心性质和催化作用机制等问题。论文的主要研究内容和成果如下:1.以溶剂热法合成的Fe-DABCO-TPA（DABCO,三乙烯二胺;TPA,对苯二甲酸）MOFs材料为前驱体,采用高温热解的策略制备了一系列碳基铁纳米粒子催化剂Fe@NC-T（T,热解温度）。表征结果显示,催化剂中含有大量的具有核壳结构的石墨碳包覆的Fe纳米粒子;DABCO配体中N物种的存在有效提高了Fe纳米粒子的分散性。通过间二甲苯与苯甲酰氯的傅克酰基化反应考察了催化剂的性能,结果表明,热解温度对催化剂性能的影响较大,经800℃高温热解制备的Fe@NC-800表现出较高的催化活性、稳定性,且催化剂无需高温焙烧处理即可实现循环使用。碳壳内铁纳米粒子表面存在少量的氧化态铁(Fe3+)物种具有一定的Lewis酸性,是催化剂的主要活性中心;此外,反应过程中生成的HCl会与碳壳内的铁物种发生作用,产生更多的与氯离子配位的Lewis酸中心(Fe3+-Clx),继而使循环使用的催化剂的反应活性得到进一步提升。Fe@NC-800中的碳包覆层为Fe纳米粒子提供了保护,有效的避免铁物种的流失,从而使催化剂表现出很高的结构稳定性和循环性。2.以双金属有机框架BMOFs-ZnFen（n为Fe/Zn摩尔比）为前驱体,经高温热解制备了一系列碳基铁纳米粒子催化剂FexC/NC-n。结果表明:石墨碳包覆的碳化铁（FexC）纳米粒子较均匀的分散在碳材料中;Zn物种在热解过程中会被还原并升华,从而能在一定程度上抑制FexC纳米粒子的聚集,同时促进了介孔的形成,显着提高催化剂的比表面积;通过调整Fe/Zn比例能够在一定范围内调节FexC纳米粒子的尺寸、分布状态及碳包覆石墨层的厚度。催化反应评价结果表明:经条件优化制备的FexC/NC-0.05对芳烃和酰氯的傅克酰基化反应表现出非常高的催化活性和循环稳定性。相比于其它催化剂,FexC/NC-0.5中FexC纳米粒子的粒径较小（～25 nm）且分布更为均匀,其表面的碳包覆层的厚度也较为适中（～4 nm）,在能够保护FexC纳米粒子结构稳定性的同时,也能有效调整催化剂对反应物/产物分子或离子（如Cl-）的吸附及扩散能力,并能在一定程度保障电子/电荷的有效传输,继而使催化剂表现出更为优异的催化性能。3.以双金属有机框架BMOFs-FexNi1-x为前驱体,经高温热解制备了一系列碳包覆铁镍双金属纳米粒子催化剂FexNi1-x@NC。与Fe@NC催化剂相比,经组成配比优化的Fe0.8Ni0.2@NC在芳烃和酰氯的傅克酰基化反应中表现出更高的催化活性。MOFs前躯体中引入适量的Ni物种能够在一定程度上抑制Fe物种的聚集,并产生粒子尺寸较小、分布均匀的碳包覆Fe Ni合金纳米粒子。理论计算结果表明:在新鲜制备的核壳型碳包覆铁基催化剂中,碳壳内部存在的少量金属离子会使碳壳外表面到内部发生微弱的电子转移,导致碳壳外表面显示出较弱的正电性,这应该是催化傅克酰基化反应的初始活性位点;随着反应的进行,生成的Cl-能通过由碳缺陷结构产生的离子通道扩散到碳壳内部,形成Fe3+-Clx键,这一变化会导致碳壳外表面的正电性显着增强,继而使催化剂表现出更高的催化活性;此外,生成的芳香酮产物因尺寸较大不能穿过碳壳中的缺陷结构进入壳的内部,这就有效避免因芳香酮与金属离子直接接触（形成稳定配合物）造成催化剂失活的情况,从而使核壳型碳包覆铁基纳米粒子催化剂在具有高活性的同时,表现非常高的稳定性和循环性。
陈军[5]（2021）在《具有耐盐能力的太阳能蒸发体系构建与性能研究》文中研究表明随着经济的发展和人口的增加,对水资源的需求不断增加,再加上存在对水资源的不合理开采和利用导致淡水资源的短缺。传统的水净化方式主要采用热蒸馏和膜分离技术,能耗高、基础设施复杂和对环境的废气排放等负面因素限制了其长期使用。利用光热材料进行太阳蒸汽产生（SVG）是一种绿色可行的解决方案,丰富的太阳能资源为SVG系统提供了能量来源。基于空气-水界面的SVG大大提高了水蒸发的速率,但是使用的蒸发器存在着耐盐性污染差、太阳光吸收率差和蒸发过程中热量损失大等问题。针对上述问题,本文设计、制备并探究了几种具有不同润湿性的蒸发器的水蒸发行为以及耐盐性,具体结果如下:（1）传统的亲水蒸发器耐盐性差,对太阳光的吸收率不高。为了解决这个问题,以疏水的PVDF为基底,制备了一种表面疏水的PPy/PVDF膜（PFM）,表面疏水的PFM在水蒸发实验中表现出良好的自漂浮能力。为了提高PFM的光吸收能力,在PFM表面以压印的方式引入了倒金字塔结构,相比于平面的PFM,具有倒金字塔结构的PFM表现更好的光吸收能力（>97%）。具有倒金字塔结构的PFM在1 sun辐照下,水蒸发速率达到1.42 kg m-2 h-1,光热转换效率为88.7%。疏水性表面可以保证在盐水蒸发的过程中不会进入PFM内部,从而抑制了对PFM的盐污染,模拟稳定性实验可以看出,PFM具有良好的稳定性和耐盐性。（2）由于疏水膜在蒸发过程中不能被润湿,蒸发只发生在蒸发器的底部,这导致了大量的热损失。因此,采用了超亲水的水凝胶作为基底制备了蒸发器。然而,基于水凝胶基质的太阳能蒸发器仍需要良好的韧性,以保证连续稳定的利用,同时实现快速的蒸发速率。以聚丙烯酰胺（PAAm）、羧甲基纤维素（CMC）和CuS为原料,采用化学交联法制备了双网络水凝胶太阳能蒸发器。以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）和Fe3+为化学交联剂,PAAm和CMC形成互穿的双网络结构CPM,有利于提高蒸发器的力学性能,CuS/CPM的断裂伸长率达到480%。同时亲水网络保证了水的高效传递和水的活化。在1 sun辐照下蒸发速率达到1.61 kg m-2 h-1,光热转换效率达到79%。在模拟脱盐实验过程中（10%wt NaCl溶液）,15次循环后蒸发速率没有下降,说明CuS/CPM具有良好的自清洁能力和耐久性。（3）水凝胶基底在蒸发过程中吸附大量的水,过量的水会降低表面温度,导致热量损失增多不利于水快速蒸发。通过材料设计合理的调节水含量可以解决这一问题。以柔韧性良好的PDMS泡沫为基底,通过对PDMS泡沫进行亲水、表面接枝PNIPAM改性,并共混PPy制备了在蒸发过程中可调节水含量的蒸发器NPSF。在光照条件下,NPSF表面接枝的PNIPAM变为疏水,这个过程中降低了NPSF中的水含量,产生的热可以更高效的用于水蒸发,并且疏水表面减弱了和水分子的作用力,更有利于水分子逸出。在1 sun辐照下水蒸发速率达到2.0 kg m-2 h-1,光热转换效率为86.9%。由于NPSF的大孔结构,合适的调整蒸发器的高度,可以利用环境中的风能等加快水扩散,使蒸发速率进一步提高到2.15 kg m-2 h-1。并且由于表面润湿性的变化,在模拟脱盐实验过程中（10%wt NaCl溶液）,多次循环后蒸发速率仍然保持稳定。并且在长时间的盐水蒸发实验中表现出良好的耐盐性。
刘旭[6]（2021）在《铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制》文中提出锌-空气电池既可以满足动力电池的高能量密度,又可以满足消费型电池的柔性、安全性和便携性。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）是锌-空气电池中两个重要的正极反应,贵金属（Pt、Ru、Ir）基催化剂具有最优异的ORR和OER活性,但是其差的稳定性、高昂的成本限制了能源技术的发展。因此,开发高效、稳定、低成本的非贵金属双功能ORR/OER催化剂对于锌-空气电池的商业化至关重要。此外,结合原位表征技术,深入阐明催化剂的ORR和OER过程,认识氧电催化剂的设计原则也是十分有意义的。由于Fe系金属（Fe/Co/Ni）和碳纳米材料均具有优异的催化活性和廉价的成本,将两者结合可进一步提高电催化活性及稳定性。本论文以研发高效、稳定的氧反应电催化剂为目标,构筑Fe系金属与碳纳米管、石墨烯等碳材料复合的ORR、OER催化剂,并构建了高性能锌-空气电池。利用原位X-射线吸收谱（XAFs）、X-射线光电子能谱（XPS）等表征手段,深入探究充放电机制。主要的研究内容如下:1、由于电荷密度和电子自旋的差异,硫/氮掺杂的碳基催化剂具有优异的ORR/OER双功能电催化活性。以Co Ni普鲁士蓝为模板,结合化学气相沉积和室温硫化策略制备了硫氮共掺杂碳包覆的Co Ni纳米粒子（RS-Co Ni-Box@CNTs）,并将其作为双功能氧反应电催化剂。结果表明硫掺杂具有刻蚀作用,提高了催化剂的比表面积、暴露了更多的活性位,优化OER性能的同时还提高了ORR的极限电流密度。将其组装成可逆锌-空气电池,测试了电池的循环稳定性。2、碳纳米管与石墨烯纳米片组装的3D结构有利于传质传荷,进一步与Co Fe催化剂可用于双功能氧反应催化剂。采用三聚氰胺作为碳源和氮源,Co Fe合金作为CNTs的催化生长中心,氧化石墨为生长基底,合成了碳纳米管和石墨片层结构相纠缠的三维网络结构Co Fe/N-GCT。对Co Fe/N-GCT催化剂的ORR/OER活性进行研究,并组装了液态可逆和柔性固态锌-空气电池。结果表明电池具有高能效和超稳定的特性,并通过原位XAFs证明ORR和OER的活性位分别在Fe和Co物种上,Fe/Co双金属协同作用使得Co Fe/N-GCT催化剂具有优异的双功能活性。3、通过锌辅助的外延生长策略制备了双金属沸石咪唑骨架（ZIFs）衍生的海胆状Co Zn-NCNTs,将其作为ORR催化剂用于锌-空气电池正极反应。氮掺杂的碳纳米管（CNTs）和嵌入的Co纳米粒子的协同作用赋予了Co Zn-NCNTs催化剂具有优异的ORR活性及稳定性。组装的锌-空气电池具有较高的功率密度、优异的倍率能力和长期稳定性。4、目前,锌-空气电池的效率普遍达不到65%,难以再做突破,探索新型正极是解决当前形势的必然策略。为了进一步提高锌-空气电池的效率和循环稳定性,我们制备了Ni Fe水滑石作为OER材料并与ORR催化剂（Co Zn-NCNTs）匹配用作空气正极。通过引入Ni2+/Ni3+氧化还原电对,将锌-空气电池和锌-镍电池的电化学反应结合起来,用于构建高效率新型杂化电池,同步解决电池发生水淹、水蒸发时锌-空气电池无法稳定运行的问题。离线XPS进一步揭示了Ni-O?Ni-O-O-H在充电/放电过程中的转变过程和杂化电池的运行机制。结果表明,在10 m A/cm2的电流密度下,杂化电池具有超高的能量效率（79.2%）和环境适应性。
党蕊[7]（2021）在《工程塑料表面原位生长非晶碳基薄膜的结构调控和摩擦学行为》文中指出工程塑料硬度低、磨损率大等缺点会制约其在更多领域的应用。通过一些先进的薄膜材料对工程塑料表面进行耐磨防护已经成为工程装备性能提升的迫切需求。本文通过碳等离子体和混合等离子体诱导在聚四氟乙烯（PTFE）材料和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料表面制备非晶碳基薄膜。探索和分析等离子体诱导在PTFE材料和UHMWPE材料表面原位生长非晶碳基薄膜,并且研究了不同等离子体能量下对原位生长非晶碳基薄膜的结构调控。此外还讨论了样品的润湿性能,膜基结合强度和摩擦学性能,研究结果如下:（1）通过改变碳等离子体电流,在PTFE材料表面制备了不同厚度的非晶碳（a-C）薄膜。研究结果表明在碳等离子电流的处理下,PTFE材料表面发生了一系列复杂的反应,分析了a-C薄膜在PTFE材料表面的原位生长机理。同时随着碳等离子电流的增加,体系中a-C薄膜的sp2杂化碳增多,接触角的大小减少。划痕测试显示PTFE材料表面原位生长非晶碳薄膜能够提供可靠的膜基结合强度。此外,在1.5 A的碳等离子体电流下,磨损率从8.47×10-4 mm3/Nm降低到4.70×10-4 mm3/Nm。（2）通过改变碳等离子体电流,在UHMWPE材料表面制备出了不同厚度的非晶碳薄膜。研究结果表明在碳等离子电流的处理下,UHMWPE材料表面的碳质结构向非晶碳结构的原位转变,形成了在截面图观察到的包含聚合物碳和非晶碳结构的原位转变层,深入分析这种原位生长机理。同时随着碳等离子体电流的增加,UHMWPE材料表面原位生长a-C薄膜中sp2杂化碳增多,接触角的大小减少。划痕测试显示以化学键形式存在的原位转变层能够提供可靠的膜基结合强度。此外,经过1.0 A碳等离子体电流处理后的UHMWPE材料在两种摩擦环境下的磨损分别为2.13×10-5 mm3/Nm和1.85×10-5 mm3/Nm。（3）通过纯碳等离子体和混合等离子体处理,在UHMWPE材料表面制备出a-C薄膜、a-C/Si薄膜、a-C/Cr薄膜。研究结果发现,经过混合等离子体处理后,依然能实现UHMWPE材料表面的碳结构向非晶碳复基合结构的原位转变,分析原位生长非晶碳基复合薄膜的生长机理的同时,也发现了掺杂元素后导致体系中薄膜sp2杂化碳含量的不同。同样以化学键形式存在的原位转变层能够增加膜基结合强度。混合等离子体处理后的UHMWPE材料表面有着优异的力学性能,a-C/Si薄膜和a-C/Cr薄膜硬度分别为1.13 GPa和1.30 GPa,而纯碳等离子体处理后的UHMWPE材料有着优异的摩擦学性能,三种载荷下的磨损率分别为1.71×10-5 mm3/Nm,2.46×10-5 mm3/Nm,5.16×10-5 mm3/Nm。
仲彤彤[8]（2021）在《钴基氧化物纳米材料的功能化构建及其电化学性能研究》文中研究指明为更好地解决能源短缺问题、实现可持续性发展,科学家们一直致力于开发清洁、可再生的能源（如风能、太阳能、氢能等）来代替污染较大的石油、煤炭、天然气等化石能源。新型能源需要有高效的中间转换装置和储存设备。超级电容器作为一种新型的储能器件,由于具有高功率密度、长循环寿命与高环保性等优点,广受科研人员关注,但其仍然存在电极材料能量密度较低的问题,从而无法获得综合的高性能电极。与此同时,氢能因能量密度高、环境友好的特点备受关注。在诸多产氢方法中,电解水产氢具有高效、无碳、环保等诸多优势,但其同样受困于电极材料。因此,研制高性能、低成本的电极材料成为两个领域一致的研究热点。钴基材料,特别是钴基氧化物,因其比电容高、制取方便的特点受到了广泛研究,但其实际电化学性能仍受限于较低的本征电化学活性。因此本论文从构建表面高活性层的思路出发,通过在Co3O4表面构建高电化学活性第二相材料、非金属元素掺杂和表面刻蚀的方法,对Co3O4纳米线阵列进行改性,获得了优异的电化学储能和电催化产氢性能。具体工作如下:（1）通过水热法结合氨氩等离子体处理法,在泡沫镍上原位构建了氮掺杂的Co3O4纳米线阵列。研究表明,氨氩等离子体处理在Co3O4纳米线上刻蚀出多孔结构,同时成功实现了氮掺杂,使电化学性能显着提升,其中300 W功率下等离子体处理6 min后的Co3O4纳米线阵列电极具有最优储能性能（2 mA cm-2的电流密度下展现出2862mF cm-2的比电容）和最优的电催化产氢性能（电流密度10mA cm-2时过电位为126 mV）。以该电极作为正极,与活性碳负极构建的非对称超级电容器的能量密度达到94.5 μWhcm-2,在充放电5000圈后仍有91%的电容保持率。本工作进一步通过电化学活性面积、电化学阻抗谱等方法初步探究了等离子体处理导致电化学性能提升的机理,一方面,等离子体的刻蚀作用会在纳米片上形成多孔结构,导致活性位点增多;另一方面,掺杂氮元素进入Co3O4晶格,引起Co离子的d轨道收缩,使其导电性也得到卓越的提升。（2）通过水热法结合电化学转变法在泡沫镍上原位构建了 CoOOH/Co3O4两相异质结构。将原始针状纳米线结构转变成由超薄片层包裹的三维网状结构。结果表明,经过电化学转变,该电极材料的比电容显着提升,在1 Ag-1的电流密度下展现出2910.8Fg-1的比电容,约为原始Co3O4材料的四倍。将CoOOH/Co3O4用作正极材料、经硝酸处理后的活性炭用作负极材料组装非对称超级电容器,可以得出,该器件在功率密度为381.74 Wkg-1时,可提供45 Wh kg-1的能量密度,经过5000圈的恒电流充放电循环仍有94.8%的电容保持率。我们初步探究了电化学转变过程对电化学性能的作用机理,电化学阻抗谱和电化学活性面积测试表明,CoOOH/Co3O4材料的电导率和电化学活性位点显着增加。
石炎颖[9]（2021）在《多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究》文中研究指明能源短缺和环境污染是当前人类面临的两大主要问题,发展清洁高效的能源转换和储存技术是解决这两大问题的关键。具有比表面积大、来源广、成本低,化学稳定性好等优点的多孔氮掺杂碳基复合材料在光热转换、光电转换、光催化和电化学等领域受到诸多研究者的广泛关注。本论文合理设计和制备了碳化三聚氰胺泡沫（CMF）基复合材料用于光热转换水蒸发和热发电;设计和制备了a相二氧化锰/质子化氮化碳（a-MnO2/pg-C3N4）复合材料用于超级电容器和光催化。论文的主要研究内容如下:1.利用取之不尽、用之不竭的太阳能进行太阳能驱动的水蒸发技术有望解决饮用水不足的问题。面对当前光热转换效率低的问题,设计并组装了CMF@Ag基光热转换材料,并用于太阳能驱动的水蒸发器,该器件将三聚氰胺泡沫（MF）海绵作为吸水层和隔热层,CMF作为骨架结构和光吸收材料之一,MF和CMF的多孔结构不仅保证了水的输送,而且使入射光的散射得到最大限度的利用,特别是当多孔空间中充满水时,光散射增强。其次,该器件结合了CMF的多孔结构和纳米Ag的等离子共振效应的优点,增强了在500-600 nm波长范围内对光的吸收能力,实现了高效的太阳能驱动的水蒸发。更重要的是,该装置的三维结构除了直接吸收太阳光外,还能从周围环境吸收额外热量。在1.0 k W m-2的太阳光下照射1 h,器件的表面温度可以达到35℃。在自来水体系下器件水蒸发性能良好,光热转换效率达到102.99%,在湿沙体系下水蒸发性能更佳,光热转换效率达到119.46%,表明器件具有从不同水源中获取清洁水的能力,为解决湿地和半干旱地区的饮水问题提供参考。2.在光热转换水蒸发过程中会产生许多热损失,导致太阳能利用率低。为了进一步降低光热转换材料的成本,并且充分利用热能,设计并组装了一种柔性三维CMF/Cu@CuS双功能水蒸发装置,用廉价的Cu取代第一部分工作中的Ag,进一步降低了光热转换材料的成本,组装的器件具有良好的光热转换性能。另外,CMF/Cu@CuS器件不仅实现了光热转换水蒸发,而且还可以同步实现光热转换发电,实现了热电联产双功能。在光热转换水蒸发过程中,吸光层材料会产生较高的热,和底层的体相水形成较大的温差,从而可以利用塞贝克效应（Seebeck）实现热电转换。研究表明,当装置实现了水蒸发与发电一体化时,2D器件发电性能明显优于3D器件,在1.0 k W m-2的太阳光下照射1 h,2D器件的输出功率可以达到44.36mm cm-2,3D器件的输出功率仅为1.53mm cm-2。另外,器件表面温度低于单一功能的水蒸发器件的表面温度。表面温度的降低使得器件更有利于从外界获取热量,从而减少热损失。3.超级电容器是一种绿色、高效的将化学能转换为电能的储能装置,开发稳定耐用的电极材料具有重要意义。将质子化的g-C3N4（pg-C3N4）纳米片和α-MnO2纳米管进行原位结合,设计并制备了α-MnO2/pg-C3N4三维结构多孔复合材料。提出并证明了pg-C3N4纳米片与a-MnO2纳米管之间是以氢键相连。将其用作超级电容器电极材料,在1 A g-1的电流密度下,α-MnO2/pg-C3N4电容可以达到348.4 F g-1,在多次充放电过程中,α-MnO2/pg-C3N4结构完整,器件的循环使用寿命非常良好。另外,原位复合的α-MnO2和pg-C3N4之间成功地构筑了Z型异质结,从而降低了电子和空穴的复合几率。通过一系列实验系统地评价了异质结的物理化学性质,研究了复合材料在可见光下降解罗丹明B（Rh B）和苯酚的能力,在光照60 min后,对Rh B的降解率达到98.8%,在光照120 min后,对苯酚的降解率达到93.8%,实现了α-MnO2/pg-C3N4复合材料的多功能应用,从而有望促进α-MnO2/pg-C3N4复合材料的进一步发展。
赵若鹏[10]（2021）在《高活性铂基和碳基催化剂的制备及其电催化性能研究》文中研究指明当今社会,化石能源仍然是其主要的能源来源。但是化石能源有限的储量及其过渡使用造成的环境污染问题,迫使人们寻求新型的能源和探索高性能的能源储存或者转换设备。燃料电池和金属空气电池作为新型能源设备因其能量密度高、运行稳定、环境友好等优势已受到广泛的关注。以燃料电池为例,氧气还原反应（ORR）和甲醇氧化反应（MOR）作为燃料电池的关键组成反应,由于其自身迟缓的反应动力学限制了整个电池的性能。铂（Pt）催化剂是目前已知的具有高MOR活性和高ORR活性的电催化剂。但由于Pt的价格昂贵、储量稀少且电催化稳定性差等因素限制了上述能源设备的商业化应用。因此,设计新型、高电催化活性、价格低廉的催化剂意义重大。基于上述背景并结合当前的研究热点,本论文以降低电催化剂的成本,且提高其电催化活性和稳定性为目标开展了系列研究,包括特殊形貌的Pt基催化剂（研究内容一,研究内容二）,杂原子掺杂的碳基催化剂（研究内容三）,单原子催化剂（研究内容四）以及稀土磷酸盐催化剂（研究内容五）的设计、制备和电催化性能的研究。具体内容如下:（1）报道了一种新颖、简便和高效的合成方法制备了空心结构的铂-铜十四面体合金（Pt-Cu TNs）纳米粒子。通过此方法,能够精确控制Pt-Cu TNs壳厚度和Pt,Cu组分的含量比例。同时详细研究了 Pt-Cu TNs的形成机理。实验结果表明,Pt-Cu TNs具有比商用的铂催化剂更高的MOR电催化活性、稳定性和一氧化碳抗中毒能力。这主要是因为该催化剂具有较大的比表面积、丰富的活性位点以及金属组分之间的协同效应。（2）以氧化亚铜为模板,在室温条件下快速合成了空心结构的PtPdCu三元金属合金（PtPdCu HTOs）纳米粒子。由于PtPdCu HTOs的空心、多孔的结构特征及其三元金属的组分优势,在酸性介质中该催化剂具有比商用的Pt黑更高的氧还原电催化性能。（3）基于硬模板法制备了 B,N共掺杂的超薄碳纳米片（BN/C）。在碱性电解液中,该催化剂具有优秀的氧还原电催化性能。其ORR半波电位（E1/2）为0.8 V vs RHE,与商用的Pt/C催化剂相当,并具有较好的电催化稳定性及优秀的耐甲醇性能。该催化剂具有优秀的电催化性能主要是因为其比表面积大（1085 m2 g-1）、多级孔的结构以及B,N共掺杂的协同作用和丰富的活性位点。此外,基于BN/C+RuO2催化剂的锌-空气电池具有优异的电池性能（其开路电压约为1.36 V,峰值功率密度约为115 mW cm-2,优良的充放电稳定性（1000圈充放电14天））。基于BN/C+RuO2催化剂的柔性固态锌空气电池在不同弯折情况下也显示出优异的循环稳定性,有望应用于可穿戴器件。（4）在盐模板辅助下制备了锚定有Co单原子的内在连通的B,N共掺杂的碳管（CoN4/B,N-C tubes）。该碳管在碱性电解质中具有优秀的ORR电催化活性和稳定性（半波电位:0.87 V vs RHE,超过商用的Pt/C:0.84 V vs RHE,1000圈循环后其半波电位仅负向移动了 1 mV）。其优异的ORR性能主要归功于Co-N-C活性中心结构及B,N共掺杂碳活性中心的共同作用以及有助于传质的三维管状组装体结构和较大的比表面积。基于CoN4/B,N-C tubes+ RuO2的锌空气电池比Pt/C+RuO2的锌空气电池拥有更大的能量密度（125.0 mW cm-2）,更高的比容量（746.8 mA h gzn-1）和优异的循环稳定性。（5）合成了氮掺杂碳材料负载的磷酸镧（LaPO4-N/C）,并发现它是一类具有比商用Pt/C更优异的新型ORR催化剂。实验结果表明,其催化过程是LaPO4和N/C组分之间一个协同催化机理。LaPO4组分吸附和活化O2分子,经过二电子还原反应产生适量的HO2-物种。HO2-物种被快速传递给N/C,并进一步催化转化为OH-。这为设计和发展新型高效的非贵金属ORR催化剂提供了新思路。
二、新型多元掺杂面对等离子体碳基材料的性能研究（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、新型多元掺杂面对等离子体碳基材料的性能研究（论文提纲范文）
（1）掺杂多孔碳基非贵金属电催化剂的设计及性能调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电化学能量转化装置 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池简介 |
| 1.2.2 锌-空气电池简介 |
| 1.3 氧还原和析氧反应催化剂研究进展 |
| 1.3.1 氧还原反应机理 |
| 1.3.2 贵金属氧还原催化剂研究进展 |
| 1.3.3 非贵金属氧还原催化剂研究进展 |
| 1.3.4 析氧反应机理 |
| 1.3.5 贵金属析氧催化剂研究进展 |
| 1.3.6 非贵金属析氧催化剂研究进展 |
| 1.3.7 氧电双功能催化剂研究进展 |
| 1.4 本课题的选题意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 本课题的选题意义 |
| 1.4.2 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 单原子Fe-N-C纳米球作为高效的非贵金属双功能氧电催化剂 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验所需药品 |
| 2.2.2 Fe-N-C催化剂的合成 |
| 2.2.3 材料制备和表征所用到的仪器设备 |
| 2.2.4 电化学活性测试方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Fe-N-C纳米球材料的合成与结构分析 |
| 2.3.2.Fe-N-C纳米球催化剂的ORR和OER的催化性能分析 |
| 2.3.3 Fe-N-C纳米球催化剂活性位点的探究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高效Co-N-C多功能电催化剂用于水分解和氧还原反应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验所需药品 |
| 3.2.2 Co-N-C催化剂的合成 |
| 3.2.3 物理表征仪器和方法 |
| 3.2.4 电化学表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Co-N-C催化剂的合成与特性分析 |
| 3.3.2 Co-N-C催化剂的水裂解和ORR催化性能分析 |
| 3.3.3 Co-N-C水分解和ORR催化剂活性位点的探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Co@Fe-N-C材料作为锌-空气电池的高效氧还原电催化剂的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验所需药品 |
| 4.2.2 Fe_xCo_yNC催化剂的合成 |
| 4.2.3 物理表征仪器设备 |
| 4.2.4 电化学测试方法 |
| 4.2.5 自制锌-空气电池测试 |
| 4.2.6 密度泛函理论DFT计算方法及其所用软件 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Fe_xCo_yNC催化剂的制备和物理结构特性表征分析 |
| 4.3.2 Fe_xCo_yNC样品的ORR活性和碱性锌-空电池性能分析 |
| 4.3.3 Fe_xCo_yNC催化剂活性来源的理论计算分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 N,S 共掺杂石墨碳包裹Co_9S_8纳米颗粒作为可充放锌-空气电池双功能氧电催化剂 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验所需药品 |
| 5.2.2 催化剂的制备 |
| 5.2.3 物理表征仪器设备 |
| 5.2.4 电化学测试方法 |
| 5.2.5 自制锌空气电池测试 |
| 5.2.6 密度泛函理论DFT计算方法及其所用软件 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Co_9S_8@N,S-C催化剂的合成及理化表征分析 |
| 5.3.2 Co_9S_8@N,S-C催化剂电化学活性分析 |
| 5.3.3 Co_9S_8@N,S-C催化剂活性的理论计算分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 无金属N,S共掺杂碳材料作为可充电锌-空气电池高效双功能氧电催化剂 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验所需药品 |
| 6.2.2 N、S共掺杂碳的制备 |
| 6.2.3 物理表征仪器和方法 |
| 6.2.4 电化学测量方法 |
| 6.2.5 自制锌空气电池的制作和测试方法 |
| 6.2.6 密度泛函理论计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 NS-C催化剂的合成与结构分析 |
| 6.3.2 ORR、OER和锌-空气电池的电化学性能分析 |
| 6.3.3 DFT计算阐明N、S 共掺杂碳的ORR/OER活性位点 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文专利情况 |
（2）MXene基功能纳米材料的合成及对水中有机污染物的去除作用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 MXenes概述 |
| 1.1.1 MXenes的结构 |
| 1.1.2 MXenes的合成 |
| 1.1.3 MXenes的性质 |
| 1.1.4 MXenes的应用 |
| 1.2 MXenes的改性 |
| 1.2.1 碱土金属阳离子对MXenes的改性 |
| 1.2.2 溶剂对MXenes的改性 |
| 1.2.3 其它材料对MXenes的改性 |
| 1.3 具有紫外光催化活性MXenes基催化剂的合成与应用 |
| 1.3.1 煅烧合成的TiO_2/MXene和 TiO_2/C用于紫外光催化应用 |
| 1.3.2 水热和物理搅拌合成的TiO_2/MXene用于紫外光催化应用 |
| 1.3.3 MXene与其它材料复合并用于紫外光催化应用 |
| 1.4 具有可见光催化活性MXene基催化剂的合成与应用 |
| 1.4.1 TiO_2/MXene和 TiO_2/C的改性以及光催化应用 |
| 1.4.2 MXene基二元催化剂的合成与应用 |
| 1.4.3 MXene基三元催化剂的合成与应用 |
| 1.5 MXene基催化剂在光催化之外的应用 |
| 1.5.1 MXene基催化剂在电/光电催化领域的应用 |
| 1.5.2 MXene基催化剂在类Fenton反应中的应用 |
| 1.5.3 MXene基催化剂在增强单金属催化剂活性和活化过一硫酸盐中的应用 |
| 1.6 论文选题与研究方案 |
| 1.6.1 论文选题 |
| 1.6.2 研究方案 |
| 2 iN-Ti_3C_2/TiO_2的原位合成及其光催化降解水中亚甲基蓝 |
| 2.1 材料和方法 |
| 2.1.1 材料与化学试剂 |
| 2.1.2 iN-Ti_3C_2/TiO2 的合成 |
| 2.1.3 iN-Ti_3C_2/TiO_2 的表征 |
| 2.1.4 iN-Ti_3C_2/TiO_2对MB的光催化降解实验 |
| 2.1.5 iN-Ti_3C_2/TiO_2的DFT模拟计算 |
| 2.1.6 iN-Ti_3C_2/TiO_2的自由基淬灭实验和光化学稳定性测试 |
| 2.2 结果与讨论 |
| 2.2.1 iN-Ti_3C_2/TiO_2 的结构特征 |
| 2.2.2 iN-Ti_3C_2/TiO_2 的表面组成 |
| 2.2.3 iN-Ti_3C_2/TiO_2 的光学性能 |
| 2.2.4 iN-Ti_3C_2/TiO_2的光催化活性和产生的自由基 |
| 2.2.5 iN-Ti_3C_2/TiO_2的电荷转移机制 |
| 2.2.6 iN-Ti_3C_2/TiO_2光催化降解MB的机理 |
| 2.3 小结 |
| 3 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2的合成及其可见光催化降解水中罗丹明B |
| 3.1 材料和方法 |
| 3.1.1 材料与化学试剂 |
| 3.1.2 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2 的合成 |
| 3.1.3 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2 的表征 |
| 3.1.4 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2对RhB的光催化降解实验 |
| 3.1.5 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2的光化学稳定性和自由基淬灭实验 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2的结构特征 |
| 3.2.2 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2的表面组成 |
| 3.2.3 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2的光电化学性能 |
| 3.2.4 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2可见光催化降解Rh B |
| 3.2.5 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2可见光催化降解Rh B中的自由基和中间产物 |
| 3.2.6 BiOI/(001)TiO_2/Ti_3C_2光催化降解RhB的机理 |
| 3.3 小结 |
| 4 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C的合成及其可见光催化降解水中磺胺甲恶唑 |
| 4.1 材料和方法 |
| 4.1.1 材料与化学试剂 |
| 4.1.2 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO2@C的合成 |
| 4.1.3 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO2@C的表征 |
| 4.1.4 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C对 SMZ的可见光催化降解实验 |
| 4.1.5 SMZ及其降解中间产物的检测分析方法 |
| 4.1.6 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C的可见光催化稳定性测试和自由基淬灭实验 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C的结构特征 |
| 4.2.2 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C的表面组成 |
| 4.2.3 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C的光电化学性能 |
| 4.2.4 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C可见光催化降解SMZ |
| 4.2.5 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C产生的自由基和光催化稳定性 |
| 4.2.6 Bi_2O_3/C_3N_4/TiO_2@C可见光催化降解SMZ的机理 |
| 4.2.7 SMZ降解过程中产生的中间产物 |
| 4.3 小结 |
| 5 N-S/TiO_2@C的合成及其可见光活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑 |
| 5.1 材料和方法 |
| 5.1.1 材料与化学试剂 |
| 5.1.2 N/S-TiO_2@C的合成 |
| 5.1.3 N/S-TiO_2@C的表征 |
| 5.1.4 N/S-TiO_2@C可见光活化PS降解SMZ实验 |
| 5.1.5 N/S-TiO_2@C活化PS降解SMZ的稳定性测试和自由基淬灭实验 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 N/S-TiO_2@C的结构特征 |
| 5.2.2 N/S-TiO_2@C的表面组成 |
| 5.2.3 N/S-TiO_2@C的光电化学性能 |
| 5.2.4 N-S/TiO_2@C可见光活化PS降解SMZ |
| 5.2.5 N/S-TiO_2@C的稳定性和活化PS产生的自由基 |
| 5.2.6 N/S-TiO_2@C可见光活化PS降解SMZ的机理 |
| 5.2.7 SMZ降解过程中产生的中间产物 |
| 5.3 小结 |
| 6 四种材料的性能比较及在实际水样中的适用性 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.1.1 实际水样的采集和表征 |
| 6.1.2 材料对水样中目标污染物的降解实验 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 材料性能的文献比较 |
| 6.2.2 材料在实际水样中的适用性 |
| 6.2.3 四种材料之间的性能比较 |
| 6.3 小结 |
| 7 研究结论、创新点与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读博士学位期间论文和获奖情况 |
（3）改性碳基氧功能电催化剂的制备及其在能源转化中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化能源转化技术 |
| 1.2.1 电解水 |
| 1.2.2 锌-空气电池 |
| 1.3 氧功能电催化反应机理 |
| 1.3.1 OER机理 |
| 1.3.2 ORR机理 |
| 1.4 氧功能电催化剂 |
| 1.4.1 OER催化剂 |
| 1.4.2 ORR催化剂 |
| 1.4.3 OER/ORR双功能催化剂 |
| 1.5 碳基氧功能电催化剂 |
| 1.5.1 概述 |
| 1.5.2 性能优化策略 |
| 1.6 本论文的选题思路和研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料的形貌结构表征 |
| 2.4 电化学测量技术 |
| 2.4.1 工作电极预处理 |
| 2.4.2 工作电极制备 |
| 2.4.3 氧析出(OER)性能测试 |
| 2.4.4 氧还原(ORR)性能测试 |
| 2.4.5 锌-空气电池(ZAB)性能测试 |
| 2.5 密度泛函理论计算 |
| 第三章 镍铁磷化物改性碳纳米管的制备及其OER性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂制备机理 |
| 3.3.2 形貌结构表征 |
| 3.3.3 电催化性能 |
| 3.3.4 电解水应用 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 铁盐改性氮掺杂多孔石墨化碳的制备及其ORR性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂制备机理 |
| 4.3.2 形貌结构表征 |
| 4.3.3 电催化性能 |
| 4.3.4 DFT计算 |
| 4.3.5 锌-空气电池应用 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 低负载量镍铁合金改性的氮掺杂多孔石墨烯的制备及其OER/ORR性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂制备机理 |
| 5.3.2 形貌结构表征 |
| 5.3.3 电催化性能 |
| 5.3.4 DFT计算 |
| 5.3.5 锌-空气电池应用 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 铁钴合金颗粒内嵌的氮/磷共掺杂碳包覆的氮掺杂碳纳米管的制备及其OER/ORR性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 催化剂制备机理 |
| 6.3.2 形貌结构表征 |
| 6.3.3 电催化性能 |
| 6.3.4 DFT计算 |
| 6.3.5 锌-空气电池应用 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 7.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
（4）基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 傅克酰基化反应概述 |
| 1.1.1 傅克酰基化反应的定义 |
| 1.1.2 傅克酰基化反应的催化机理 |
| 1.1.3 傅克酰基化反应的绿色化 |
| 1.2 傅克酰基化反应的多相固体酸催化剂 |
| 1.2.1 分子筛 |
| 1.2.2 金属氧化物 |
| 1.2.3 负载型杂多酸 |
| 1.2.4 固体超强酸 |
| 1.2.5 金属有机框架 |
| 1.2.6 其他固体酸催化剂 |
| 1.3 金属有机框架衍生材料 |
| 1.4 金属有机框架衍生材料的应用 |
| 1.5 核壳型催化剂催化性能的影响因素 |
| 1.6 本课题的研究内容、目的与意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂和原料 |
| 2.2 仪器设备 |
| 2.3 催化剂制备方法 |
| 2.4 催化材料的表征方法 |
| 2.4.1 X-射线粉末衍射(XRD) |
| 2.4.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.3 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP) |
| 2.4.4 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.5 X-射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.6 N_2吸附-脱附(N_2 adsorption-desorption) |
| 2.4.7 元素含量分析(CHNO) |
| 2.4.8 差热-热重分析(TG) |
| 2.4.9 差热-热重-质谱联用分析(TG-MS) |
| 2.4.10 扫描电镜(SEM) |
| 2.4.11 透射电子显微镜(TEM)和高分辨电镜(HRTEM) |
| 2.4.12 氨程序升温脱附(NH_3-TPD) |
| 2.5 催化反应性能评价 |
| 2.5.1 反应原理 |
| 2.5.2 反应装置及反应条件 |
| 2.5.3 产物的分析与鉴定 |
| 第三章 氮掺杂碳包覆铁纳米粒子催化剂的制备及其在傅克酰基化反应中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备 |
| 3.2.2 催化剂的表征 |
| 3.2.3 反应评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂表征 |
| 3.3.2 催化性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双金属有机框架衍生的碳基催化剂的制备及其在傅克酰基化反应中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 催化剂的表征 |
| 4.2.3 反应评价 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂表征 |
| 4.3.2 催化性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 碳包覆双金属纳米粒子的制备及其催化傅克酰基化反应性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂的制备 |
| 5.2.2 催化剂的表征 |
| 5.2.3 反应评价 |
| 5.2.4 理论计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂表征 |
| 5.3.2 催化性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 一、结论 |
| 二、展望 |
| 作者简介 |
| 在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）具有耐盐能力的太阳能蒸发体系构建与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景简介 |
| 1.2 常见的光热转化材料及其光热转化机理 |
| 1.2.1 等离子体金属 |
| 1.2.2 半导体的非辐射弛豫 |
| 1.2.3 碳基材料 |
| 1.2.4 共轭聚合物 |
| 1.3 SVG系统的设计 |
| 1.3.1 水传输结构 |
| 1.3.2 蒸发器表面润湿性 |
| 1.3.3 蒸发器表面的形貌 |
| 1.3.4 水活化 |
| 1.4 SVG在脱盐中的应用 |
| 1.4.1 利用Janus结构防止盐富集 |
| 1.4.2 盐离子扩散回流 |
| 1.4.3 利用蒸发器结构除盐 |
| 1.4.4 SVG的其他应用 |
| 1.5 立题依据 |
| 1.6 本文的研究思路 |
| 第二章 疏水蒸发器的制备及其性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂 |
| 2.2.2 仪器及设备 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.2.4 光热性能测试 |
| 2.2.5 材料表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料表征 |
| 2.3.2 PFM性能的优化 |
| 2.3.3 稳定性测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 亲水性蒸发器的制备及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂及厂家 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.2.4 材料表征 |
| 3.2.5 光热性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的表征 |
| 3.3.2 CPM与 CuS/CPM的性能优化 |
| 3.3.3 CuS/CPM的吸收反射光谱 |
| 3.3.4 模拟水蒸发实验 |
| 3.3.5 稳定性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 具有可调节水传输能力的蒸发器的制备及其性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂 |
| 4.2.2 仪器与设备 |
| 4.2.3 实验步骤 |
| 4.2.4 材料表征 |
| 4.2.5 光热性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的形貌表征 |
| 4.3.2 蒸发器性能的优化 |
| 4.3.3 光热转换效率的计算 |
| 4.3.4 稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（6）铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锌-空气电池概述 |
| 1.2.1 锌-空气电池简介 |
| 1.2.2 机遇与挑战 |
| 1.3 ORR与 OER反应机制 |
| 1.3.1 ORR机制 |
| 1.3.2 OER机制 |
| 1.4 ORR/OER双功能活性位 |
| 1.4.1 ORR/OER活性位的作用 |
| 1.4.2 双功能催化剂设计原则 |
| 1.4.3 反应机制研究 |
| 1.5 双功能催化剂 |
| 1.5.1 杂原子掺杂催化剂 |
| 1.5.2 分级结构催化剂 |
| 1.5.3 单原子分散催化剂 |
| 1.5.4 其他催化剂 |
| 1.6 提高锌-空气电池效率/稳定性的新策略 |
| 1.7 研究目的和内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器及设备 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 X-射线衍射分析 |
| 2.3.2 拉曼光谱分析 |
| 2.3.3 X-射线光电子能谱分析 |
| 2.3.4 N_2吸附-脱附等温线分析 |
| 2.3.5 热重分析 |
| 2.3.6 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.7 透射电子显微镜分析 |
| 2.3.8 X-射线精细吸收谱分析 |
| 2.3.9 电感耦合等离子体分析 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 ORR和 OER性能测试 |
| 2.4.2 锌-空气电池性能测试 |
| 第3章 硫氮共掺杂碳包覆的Co Ni纳米粒子双功能催化剂 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Co Ni-PBAs前驱体的制备 |
| 3.2.2 Co Ni-PBAs@PDA的制备 |
| 3.2.3 Co Ni-Box@CNTs的制备 |
| 3.2.4 RS-Co Ni-Box@CNTs的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 RS-Co Ni-Box@CNTs的结构表征 |
| 3.3.2 RS-Co Ni-Box@CNTs的 ORR/OER性能研究 |
| 3.3.3 RS-Co Ni-Box@CNTs的锌-空气电池性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CoFe/N-GCT双功能催化剂及锌-空气电池正极充放电机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 氧化石墨烯的制备 |
| 4.2.2 PBA-melamine-GO的制备 |
| 4.2.3 CoFe/N-GCT的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CoFe/N-GCT的结构表征 |
| 4.3.2 CoFe/N-GCT的 ORR/OER性能研究 |
| 4.3.3 CoFe/N-GCT的锌-空气电池性能研究 |
| 4.3.4 原位XAFs对反应机制的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含有Co-N-C的海胆状氮掺杂碳纳米管用于高稳定的锌-空气电池 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 CoZn-ZIFs的制备 |
| 5.2.2 CoZn-NCNTs的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CoZn-NCNTs的结构表征 |
| 5.3.2 CoZn-NCNTs的 ORR性能研究 |
| 5.3.3 CoZn-NCNTs组装的锌-空气电池性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 利用可逆的Ni~(2+)/Ni~(3+)氧化还原电对构建高效率的杂化锌-空气电池 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 杂化空气正极的设计与构建 |
| 6.2.2 锌-镍/空气杂化电池的组装 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 杂化电极催化剂的电化学性能研究 |
| 6.3.2 杂化电池的性能研究及机制探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（7）工程塑料表面原位生长非晶碳基薄膜的结构调控和摩擦学行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 改性工程塑料的研究现状 |
| 1.2.1 溶液处理法 |
| 1.2.2 离子注入法 |
| 1.2.3 填充法 |
| 1.2.4 辐射交联法 |
| 1.2.5 电晕放电法 |
| 1.2.6 低温等离子体法 |
| 1.3 现有改性方法的不足 |
| 1.4 工程塑料表面制备非晶碳薄膜 |
| 1.4.1 非晶碳薄膜材料 |
| 1.4.2 工程塑料表面制备非晶碳薄膜的研究进展 |
| 1.4.3 工程塑料和非晶碳薄膜之间的界面问题 |
| 1.4.4 等离子体诱导在工程塑料表面原位生长非晶碳薄膜 |
| 1.5 本文的研究意义和研究内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验方案 |
| 2.1 非晶碳基薄膜的制备 |
| 2.1.1 UHMWPE和 PTFE材料表面制备非晶碳薄膜 |
| 2.1.2 UHMWPE表面制备非晶碳基复合薄膜 |
| 2.2 结构测试和性能表征 |
| 2.2.1 结构测试 |
| 2.2.2 润湿性能表征 |
| 2.2.3 机械性能表征 |
| 2.2.4 摩擦性能表征 |
| 第三章 PTFE表面原位生长非晶碳薄膜的结构调控和摩擦学行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 拉曼光谱 |
| 3.2.2 X射线光电子能谱 |
| 3.2.3 表面形貌和截面形貌 |
| 3.2.4 非晶碳薄膜在PTFE表面的生长机理 |
| 3.2.5 接触角测试 |
| 3.2.6 划痕测试 |
| 3.2.7 摩擦性能测试 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 UHMWPE表面原位生长非晶碳薄膜的结构调控和摩擦学行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 红外光谱 |
| 4.2.2 拉曼光谱 |
| 4.2.3 X射线光电子能谱 |
| 4.2.4 表面形貌和截面形貌 |
| 4.2.5 非晶碳薄膜在UHMWPE表面的生长机理 |
| 4.2.6 接触角测试 |
| 4.2.7 机械性能测试 |
| 4.2.8 摩擦性能测试 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 UHMWPE表面原位生长非晶碳基复合薄膜的结构调控和摩擦学行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果和讨论 |
| 5.2.1 拉曼光谱 |
| 5.2.2 X射线光电子能谱 |
| 5.2.3 表面形貌和截面形貌 |
| 5.2.4 非晶碳基复合薄膜在UHMWPE表面的生长机理 |
| 5.2.5 机械性能测试 |
| 5.2.6 摩擦性能测试 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（8）钴基氧化物纳米材料的功能化构建及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钴基纳米材料概述 |
| 1.2.1 钴基纳米材料的分类与性质 |
| 1.2.2 钴基纳米材料的结构功能化 |
| 1.3 超级电容器概述 |
| 1.3.1 超级电容器的分类及工作原理 |
| 1.3.2 超级电容器电极材料 |
| 1.3.3 钴基氧化物纳米材料在超级电容器中的应用 |
| 1.3.4 超级电容器存在的问题及应对措施 |
| 1.4 电催化分解水产氢概述 |
| 1.4.1 电催化分解水产氢基本原理 |
| 1.4.2 电催化分解水产氢催化剂材料 |
| 1.4.3 钴基纳米材料在电催化分解水产氢中的应用 |
| 1.4.4 电催化分解水产氢催化剂存在的问题及应对措施 |
| 1.5 本课题的研究内容与意义 |
| 第2章 实验材料及测试方法 |
| 2.1 实验主要试剂及实验设备 |
| 2.1.1 实验主要试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 材料的表征方法 |
| 2.2.1 场发射扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.2.2 透射电子显微镜分析(TEM) |
| 2.2.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.3 超级电容器电化学性能测试方法 |
| 2.3.1 工作电极的制备 |
| 2.3.2 循环伏安测试(CV) |
| 2.3.3 恒电流充放电测试(GCD) |
| 2.3.4 交流阻抗测试分析(EIS) |
| 2.4 电催化分解水产氢电化学性能测试方法 |
| 2.4.1 工作电极的制备 |
| 2.4.2 极化曲线 |
| 2.4.3 塔菲尔(Tafel)斜率 |
| 2.4.4 稳定性 |
| 2.4.5 电化学活性面积(ECSA) |
| 第3章 氮掺杂四氧化三钴用于超级电容器及电催化分解水产氢 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 四氧化三钴纳米线的制备 |
| 3.2.2 氮掺杂四氧化三钴材料的制备 |
| 3.2.3 材料表征 |
| 3.2.4 超级电容器电化学性能测试 |
| 3.2.5 非对称超级电容器性能测试 |
| 3.2.6 电催化分解水产氢性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 四氧化三钴纳米线制备 |
| 3.3.2 等离子体氮掺杂四氧化三钴参数优化 |
| 3.3.3 优化样品性能分析 |
| 3.3.4 电催化分解水析氢性能评估 |
| 3.3.5 超级电容器性能评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 电化学诱导尖晶石型CO_3O_4相转变超级电容器材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 四氧化三钴纳米线的制备 |
| 4.2.2 CoOOH/Co_3O_4材料的制备 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.2.4 CoOOH/Co_3O_4材料电化学性能测试 |
| 4.2.5 非对称超级电容器性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌与结构分析 |
| 4.3.2 CoOOH/Co_3O_4材料电化学性能分析 |
| 4.3.3 非对称超级电容器性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间参与的科研项目 |
| 攻读硕士期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 碳纳米材料的发展 |
| 1.2.1 多孔氮掺杂碳基材料的概述 |
| 1.2.2 多孔氮掺杂碳基材料的合成 |
| 1.2.3 多孔碳材料的合成方法 |
| 1.3 碳基复合材料在能源转换领域的应用 |
| 1.3.1 光热转换水蒸发 |
| 1.3.2 光电转换 |
| 1.3.3 光催化 |
| 1.3.4 超级电容器 |
| 1.4 选题目标、内容以及创新点 |
| 1.4.1 选题目标 |
| 1.4.2 选题内容 |
| 1.4.3 论文创新点 |
| 第2章 实验材料和研究手段 |
| 2.1 实验材料和实验设备 |
| 2.2 研究手段 |
| 2.2.1 主要表征方法 |
| 2.2.2 水蒸发性能测试 |
| 2.2.3 光电性能测试 |
| 2.2.4 光催化性能测试 |
| 第3章 Ag修饰柔性三维碳化三聚氰胺泡沫的制备及光热转换性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 元素表征 |
| 3.3.2 形貌表征 |
| 3.3.3 光吸收性能测试 |
| 3.3.4 吸水性能研究 |
| 3.3.5 机械性能研究 |
| 3.3.6 水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.1 水蒸发器件设计 |
| 3.3.6.2 水蒸发速率和光热转换效率的计算 |
| 3.3.6.3 自来水体系下水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.4 湿沙体系下水蒸发性能研究 |
| 3.3.6.5 自来水和湿沙体系下不同光强对比及循环使用性能研究 |
| 3.3.7 水蒸发过程中的热量传输 |
| 3.3.8 水蒸发机理 |
| 3.4 本章结论 |
| 第4章 Cu@CuS修饰柔性三维碳化三聚氰胺泡沫的制备及光热转换性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.2.1 CMF和CMF/Cu的制备 |
| 4.2.2 CMF/Cu@CuS和CMF/CuS泡沫的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相表征 |
| 4.3.2 元素表征 |
| 4.3.3 形貌表征 |
| 4.3.4 光吸收性能测试 |
| 4.3.5 吸水性能研究 |
| 4.3.6 机械性能研究 |
| 4.3.7 水蒸发性能研究 |
| 4.3.7.1 水蒸发器件设计 |
| 4.3.7.2 水蒸发速率和光热转换效率的计算 |
| 4.3.7.3 自来水体系下水蒸发性能研究 |
| 4.3.7.4 湿沙体系下水蒸发性能研究 |
| 4.3.8 水蒸发过程中的热量传输 |
| 4.3.9 发电性能研究 |
| 4.3.10 热电联产器件工作机理 |
| 4.4 本章结论 |
| 第5章 α-MnO_2/pg-C_3N_4复合材料的制备及超级电容器和光催化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.2.1 pg-C_3N_4纳米片的制备 |
| 5.2.2 纯α-MnO_2纳米管的制备 |
| 5.2.3 α-MnO_2/pg-C_3N_4的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 物相表征 |
| 5.3.2 形貌表征 |
| 5.3.3 元素表征 |
| 5.3.4 热重分析 |
| 5.3.5 比表面分析 |
| 5.3.6 理论分析 |
| 5.3.7 电化学性能测试 |
| 5.3.7.1 电化学计算 |
| 5.3.7.2 三电极测试 |
| 5.3.7.3 两电极测试 |
| 5.3.8 光催化性能测试 |
| 5.3.9 光催化反应机理 |
| 5.4 本章结论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（10）高活性铂基和碳基催化剂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 本课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 新型能源转换/储能设备 |
| 1.2.1 燃料电池 |
| 1.2.2 金属空气电池 |
| 1.3 电催化剂 |
| 1.3.1 甲醇氧化(MOR)电催化剂 |
| 1.3.2 氧气还原(ORR)电催化剂 |
| 1.4 本课题研究目标和主要研究内容 |
| 1.4.1 课题研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 空心Pt-Cu十四面体合金的合成及其甲醇氧化电催化性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 试剂和药品 |
| 2.2.2 氧化亚铜(Cu_2O)十四面体的制备 |
| 2.2.3 空心Pt-Cu十四面体合金(Pt-Cu TNs)的制备 |
| 2.2.4 物理表征 |
| 2.2.5 电化学测试 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 Pt-Cu TNs的物理表征 |
| 2.3.2 Pt-Cu TNs的形成机理 |
| 2.3.3 Pt-Cu TNs的电催化性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 室温下快速合成空心的PtPdCu八面体合金应用于酸性氧还原电催化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 试剂和药品 |
| 3.2.2 氯钯酸溶液的制备 |
| 3.2.3 氧化亚铜(Cu_2O)八面体的制备 |
| 3.2.4 空心的PtPdCu八面体合金(PtPdCu HTOs)和空心的PtCu八面体合金(PtCu HTOs)的制备 |
| 3.2.5 物理表征 |
| 3.2.6 电化学测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 PtPdCu HTOs的物理表征 |
| 3.3.2 PtPdCu HTOs的形成机理 |
| 3.3.3 PtPdCu HTOs的电催化性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硼氮共掺杂的超薄碳纳米片用于可充电锌-空气电池中的氧还原反应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂和药品 |
| 4.2.2 B,N共掺杂的超薄碳片(BN/C)的制备 |
| 4.2.3 硼掺杂的碳片(B/C)和氮掺杂的碳片(N/C)的制备 |
| 4.2.4 物理表征 |
| 4.2.5 电化学测试 |
| 4.2.6 液态锌空气电池的组装 |
| 4.2.7 固态锌空气电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 BN/C的物理表征 |
| 4.3.2 BN/C的电催化性能 |
| 4.3.3 锌空电池的性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 CoN_4/B,N-C纳米管用于可充电锌空气电池中的氧还原反应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂和药品 |
| 5.2.2 CoN_4/B,N-C纳米管的制备 |
| 5.2.3 物理表征 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.2.5 锌空气电池的组装 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 CoN_4/B,N-C纳米管的物理表征 |
| 5.3.2 CoN_4/B,N-C纳米管的电催化性能 |
| 5.3.3 锌空电池的性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 氮掺杂碳材料负载的磷酸镧作为高活性的氧还原电催化剂 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 试剂和药品 |
| 6.2.2 LaPO_4-N/C的制备 |
| 6.2.3 碳片负载的磷酸镧(LaPO_4/C)和氮掺杂碳(N/C)的制备 |
| 6.2.4 物理表征 |
| 6.2.5 电化学测试 |
| 6.2.6 液态锌空气电池的组装 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 LaPO_4-N/C的的物理表征 |
| 6.3.2 LaPO_4-N/C的电催化性能 |
| 6.3.3 LaPO_4-N/C的ORR机理研究 |
| 6.3.4 锌空电池的性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
四、新型多元掺杂面对等离子体碳基材料的性能研究（论文参考文献）
- [1]掺杂多孔碳基非贵金属电催化剂的设计及性能调控研究[D]. 吕丹丹. 广西大学, 2021(01)
- [2]MXene基功能纳米材料的合成及对水中有机污染物的去除作用[D]. 柯涛. 浙江大学, 2021
- [3]改性碳基氧功能电催化剂的制备及其在能源转化中的应用[D]. 郝晓琼. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂[D]. 张浩. 吉林大学, 2021(01)
- [5]具有耐盐能力的太阳能蒸发体系构建与性能研究[D]. 陈军. 江南大学, 2021(01)
- [6]铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制[D]. 刘旭. 黑龙江大学, 2021(09)
- [7]工程塑料表面原位生长非晶碳基薄膜的结构调控和摩擦学行为[D]. 党蕊. 江西理工大学, 2021(01)
- [8]钴基氧化物纳米材料的功能化构建及其电化学性能研究[D]. 仲彤彤. 山东大学, 2021(09)
- [9]多孔氮掺杂碳基复合材料的制备及其能源转换应用研究[D]. 石炎颖. 鲁东大学, 2021(12)
- [10]高活性铂基和碳基催化剂的制备及其电催化性能研究[D]. 赵若鹏. 广东工业大学, 2021