隨著經濟的發(fā)展,環(huán)境污染和能源短缺日益凸顯,對可持續(xù)綠色的能源需求的不斷增大,直接推動了太陽能轉化和儲存技術的發(fā)展。氫氣是一種高效、環(huán)保的能源。光電化學裂解水,利用太陽光為動力,以半導體氧化物為媒介,把水裂解成氧氣和氫氣。對半導體氧化物電極的制備和設計成為熱點。而石墨烯作為一種新興材料,已廣泛的應用在能源領域。在本論文以石墨烯的制備、一維α-Fe₂O₃納米陣列的制備和改性為重點,制備的光電陽極用于光解水領域。本文采用改進的Hummers制備氧化石墨烯,再采用熱還原法制備石墨烯。以石墨為原料,濃硫酸作為插層物,KMnO4作為氧化劑。通過控制反應時間,研究時間對氧化產物氧化程度的影響,在中溫反應4 h后,氧化基團的含量并沒有隨著反應時間的增加而增多。對氧化石墨烯進行原子力顯微鏡的表征,探索了基底、超聲時間、制樣方式、破碎與否對氧化石墨烯形貌的影響。利用熱還原法對氧化石墨烯進行還原,探索還原時間、溫度對石墨中sp2恢復程度的影響,在溫度為400?С時間為30 min時,石墨烯的電導率達到10000 S/m。采用水熱-退火兩步法在FTO基底上制備了一...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 石墨烯的發(fā)展
        1.1.1 石墨的性質與用途
        1.1.2 石墨烯的發(fā)展
    1.2 石墨烯的制備方法
        1.2.1 液相和熱剝離法
        1.2.2 化學氣相沉積(CVD)
        1.2.3 在SiC上制備石墨烯
        1.2.4 其它制備石墨烯的方法
    1.3 石墨烯半導體復合物的制備
        1.3.1 石墨烯半導體復合物的制備方法
    1.4 石墨烯半導體復合材料的在能源領域的應用
        1.4.1 光解水產氫背景和原理
        1.4.2 α-Fe₂O₃作為光電陽極材料
        1.4.3 石墨烯在提高催化劑光解水的應用
    1.5 研究內容和意義
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內容
第2章 實驗方法
    2.1 實驗藥品與儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗方法
        2.2.1 Hummers制備氧化石墨烯
        2.2.2 制備一維 α-Fe₂O₃納米棒陣列
        2.2.3 制備 α-Fe₂O₃/rGO復合物
    2.3 納米陣列的表征方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 X射線粉末衍射儀
        2.3.3 原子力顯微鏡
第3章 石墨烯的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 氧化石墨烯的制備
        3.2.2 石墨烯的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 中溫氧化時間對氧化石墨烯的影響
        3.3.2 氧化石墨烯的表征
        3.3.3 氧化石墨烯的還原
        3.3.4 還原條件對石墨烯的影響
        3.3.5 石墨烯的AFM表征
    小結
第4章 α-Fe₂O₃NA/rGO復合物的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 β-FeOOH納米棒的制備
        4.2.2 α-Fe₂O₃納米棒陣列的制備
        4.2.3 α-Fe₂O₃/rGO復合物的制備
        4.2.4 α-Fe₂O₃/rGO光電催化性能測試條件
    4.3 結果與討論
        4.3.1 β-FeOOH表征
        4.3.2 溫度對 β-FeOOH納米棒陣列表面形貌的影響
        4.3.3 α-Fe₂O₃納米棒陣列的表征
        4.3.4 旋涂參數(shù)對 α-Fe₂O₃NΑ/rGO的影響
        4.3.5 α-Fe₂O₃NΑ/rGO復合物的表征
        4.3.6 α-Fe₂O₃NA/rGO中石墨烯的量對形貌和光學性能的影響
        4.3.7 α-Fe₂O₃/rGO的光電催化性能研究
        4.3.8 石墨烯增強 α-Fe₂O₃電極光解水的機理分析
    小結
第5章 結論
參考文獻
致謝



本文編號：3975591