石墨烯@双金属羟基化合物的定向合成及电解水性能的研究

In this proposal, 2-dimension graphene are doped by some heteroatoms such as N to form the doped graphene. The influences of the content and doped types and the active sites of heteroatoms on the physical and chemical properties will be discussed. The layered double hydroxides (LDHs) are controllably synthesized on the rGO and doped graphene to form hybrid-structure materials. We will develop a novel strategy to prepare hybrid materials as electrocatalysts for water splitting. The parameters of electrode process are measured to deduce the mechanism of energy conversion for exploring the structure activity relationship. The computation theory is combined with experimental research to analyze mass transfer in pores, and the interaction of electrolyte ions and the materials surface and charge transfer. The purpose of this project is to provide the new strategy for developing advanced carbon-based materials of energy conversion. The novel strategies for hydrogen energy could be designed from the 2D-graphene hybrid materials.

本项目拟以二维石墨烯通过掺杂富电子原子N等，合成掺杂石墨烯，探讨掺杂含量、种类和活性位对碳基材料的理化性能影响；在还原石墨烯和掺杂石墨烯表面定向合成双金属羟基化合物形成二维石墨烯基杂化材料，研究杂化材料的电催化水分解的性能；本项目深入分析材料的构-效关系，通过实验研究和理论计算结合，对孔道中传质、电解质离子与材料表面相互作用、材料的电子输运特性给出合理的解释和预测，为这类材料的功能导向的合成提供理论和实验方面的依据。二维石墨烯基杂化材料为氢能源提供新的设计方案。

研究项目以氧化石墨烯，通过还原得到rGO，通过掺杂富电子原子N等，合成掺杂石墨烯，探讨掺杂含量、种类和活性位对碳基材料的理化性能影响；在还原石墨烯和掺杂石墨烯表面定向合成过渡金属化合物形成二维石墨烯基复合化材料，研究复合材料的电催化水分解的性能，其中包括：可控氮掺杂石墨烯层包覆纳米钴， RGO@Co-Ni0.85Se，Co3Mo3C/Co/CNFs，Mn-Doped Co-N-C，CNFs@CoSe2，探讨催化剂用于全电解水、析氢和析氧电催化剂，本项目深入分析材料的构-效关系。.以导电基材泡沫镍原位生长过渡金属化合物，免除粘结剂，直接大面积生长电极材料直接用于电解水，研究复合材料的电催化水分解的性能，其中包括：NF@Ni(OH)2/Ni3S2 ，NF@Ni3S2-MoSx纳米柱，NF@Mn-Ni2P，NF@Co9S8-Ni3S2 纳米管，NF@ (Fe0.2Ni0.8)0.96S管状球，NF@Ni3S2纳米线，CoNi2S4，磷化镍钴，NF@CoMnS，3D-MoO2 @MoSe2，Co3O4，Ni76Co24，水滑石，探讨催化剂用于全电解水、析氢和析氧电催化剂，本项目深入分析材料的构-效关系。.初歩通过实验研究和理论计算结合，对孔道中传质、电解质离子与材料表面相互作用、材料的电子输运特性给出合理的解释和预测，为这类材料的功能导向的合成提供理论和实验方面的依据。.通过研究共发表论文23篇，其中全电解水有7篇，析氢有7篇和析氧有2篇，并开始探索析氧和氧还原的电催化剂用于的氧电极，探讨其在可逆锌空电池中的应用，已发表论文1篇。