一、N_2在石墨表面物理吸附的研究（论文文献综述）
吴声豪[1]（2021）在《石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用》文中研究指明光热转换是一种清洁的太阳能利用技术,其中,光热蒸发是广泛涉及且非常重要的热物理过程。太阳辐射具有能流密度低和间歇性的特征,使基于体相加热的小型光热蒸发系统存在温度响应慢、能量效率低的问题。光热局域化界面蒸发（photothermal interfacial evaporation by heat localization）将能量集中在液体与空气的界面,使局部区域发生快速升温和汽化,可显着提升光热蒸发的温度响应和能量效率,在小型分布式海水淡化、蒸汽灭菌、污水净化等场景展现出应用潜力。光热局域化界面蒸发涉及光能与热能的转换、固相与液相的热传递、分子和离子的输运等,深入理解以上能质传输过程的机理是指导开发光热材料、优化光热蒸发性能和设计热局域化系统的关键。与此同时,光热材料的微小化,如纳米薄片,可能会导致其光学、热学规律偏离已有的体材料特征,产生特殊的现象,如尺寸效应和边缘效应,但现有理论还无法充分解释这些现象,因此需要开展更多的研究工作,以推进纳米光热转换和热局域化界面蒸发理论体系的发展和完善。本论文聚焦于“光热局域化界面蒸发”过程所涉及的光热学问题,以石墨烯基光热材料为主要研究对象,运用密度泛函理论和分子动力学模拟,结合实验检测和微观表征,深入研究了石墨烯光热材料的取向特征、结构尺寸、表面浸润性对光吸收、光热转换、热局域化效应、固-液界面传热以及界面吸附与流动等热质传输过程的作用机制,并着重分析以上过程在微纳尺度下的特殊规律和现象,以及结构的微小化对以上过程的影响。全文共11章,其中第3、4、5章研究了光热蒸发过程中与能量传递相关的热物理现象,如光的吸收、光热转换和界面传热;第6、7章则直接进行光热蒸发测试,讨论以上能量传输特性对光热蒸发性能的影响;第8、9章进一步研究光热蒸发系统中的界面吸附和流动现象,重点谈论在纳米尺度下的特殊现象和增强效应;第10章则基于前面章节对光热局域化效应的理解,提出一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,并探讨石墨化机理。1)第3章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对其光学性质的影响。通过密度泛函理论,计算了多种石墨烯结构的光学性质,发现石墨烯具有光学各向异性,对平行其六角形晶面传播的太阳辐射的吸收能力,远强于对垂直晶面传播辐射的吸收能力,这是因为石墨烯对太阳辐射（200～2600 nm）的吸收主要取决于π-π*电子跃迁,当辐射传播方向与晶面垂直时,同一原子层内的π-π*电子跃迁被禁止,导致π-π*电子跃迁发生的概率较低;对于平行辐射而言,同一原子层内的π-π*电子跃迁被允许,使石墨烯对辐射的吸收能力显着提高;对于同是平行晶面传播的辐射,如传播方向与石墨烯的扶手型边缘正交或与锯齿型边缘正交,石墨烯的吸收性质也表现出一定的差异。另外,当结构尺寸沿辐射传播方向延长,石墨烯对太阳辐射的有效吸收率呈非线性增长,而增长率呈下降趋势。基于理论计算结果,设计并制备了晶面取向与辐射传播方向平行的垂直取向石墨烯,构筑了纳米尺寸的“光陷阱”,将对太阳辐射的有效吸收率提高到了98.5%。2)第4章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对光热转换特性的影响,并协同热局域化设计,加快了光热转换的温度响应。研究发现石墨烯在光照下的温度响应特性与其光吸收性质紧密关联,对入射光的有效吸收率越高,其表面的升温速度越快,稳态温度也越高,其中垂直取向石墨烯表现出比水平石墨烯膜更高的光吸收能力和更快的温度响应。另外,利用共价键将垂直取向石墨烯与具有低导热系数的石墨烯气凝胶,连接成兼具吸光和隔热功能的一体化石墨烯结构,在获得高光吸收率的同时,有效控制了热能的分配与传递,将能量集中在直接受光区域,提升了局部区域的升温速度和稳态温度,即发生了“光热局域化效应”,在标准太阳辐射强度(1 k W m-2)下,最快升温速度为54.5℃ s-1,进入稳态后,上下区域的温度差可达31.2℃。3)第5章研究了石墨烯的晶面取向特征和表面浸润性对固-液界面传热特性的影响。通过分子动力学模拟,计算了“面接触”和“边缘接触”两种石墨烯-水界面的传热性质,发现“边缘接触”界面具有更低的界面热阻,其中,热流在平行石墨烯晶面方向具有更快的传递速度,以及边缘碳原子与水分子的相互作用力较强,是“边缘强化传热”的主要原因。此外,固体与液体的润湿程度也是决定固-液界面传热系数的关键,通过引入含氧官能团,改善石墨烯的表面浸润性,可以提高液体对固体的润湿程度,增加固液有效接触面积,并加强液体分子与固体表层原子的相互作用,进而减小固-液界面热阻,加快热流在界面的传递。4)第6章研究了一体化石墨烯结构的光热局域化界面蒸发特性,并重点讨论光吸收、光热转换和固液界面传热对光热蒸发性能的影响。通过局部氧化,在一体化石墨烯结构的外表面构筑表面水流通道,获得了集吸光、隔热、输运、蒸发功能为一体的复合石墨烯结构,在光热蒸发测试中,表现出较快的蒸汽温度响应(在10 k W m-2的辐照条件下,仅耗时34 s使蒸汽温度升高到100℃),和较高的能量效率（89.4%）,其中,超高的吸光能力、良好的隔热能力、充足的水流供给以及高效的固-液界面传热是实现快速温度响应和高能量效率的关键。另外,调节石墨烯的表面浸润性,控制水流输运速率,可有效调控蒸汽温度响应与能量效率,但随润湿程度的提升,两者的变化规律不同,蒸汽的温升速度和稳态温度单调下降,而能量效率则先升高后降低。5)第7章研究了石墨烯光热蒸发过程中的传质现象,重点关注水分子和离子的输运、水蒸汽的扩散以及离子的析出和再溶解规律。针对含氧官能团在光照下不稳定的问题,在垂直取向石墨烯的生长过程中进行原位氮掺杂,获得了长期稳定的表面水流通道,在长达240 h的光热海水淡化测试中表现出稳定的输水能力,在1 k W m-2的太阳辐照下,实现了1.27±0.03 kg m-2 h-1的高蒸发速率和88.6±2.1%的高能量效率。另外,水蒸汽自然扩散的路径与光的入射路径重合,会导致光散射和能量损失,通过抽气扇控制气流路径,引导水蒸汽的扩散,可以克服水蒸汽引起的光散射问题。而长时间的光热蒸发会导致蒸发区域的离子浓度上升,出现析盐现象,使吸光和传热性质恶化,但盐离子时刻发生的自扩散行为,会驱使离子通过表面水流通道自高浓度区域向低浓度区域扩散,最终完全溶解,而离子的自扩散速度与表面水流通道尺寸和水膜厚度有关。6)第8章研究了石墨烯光热蒸发过程中的界面流动问题,并着重讨论固体表面浸润性对基于毛细作用的液体吸附和输运规律的影响。成分复杂的水源,如油水混合液,会导致水的光热蒸发速率下降。在石墨烯表面修饰双功能基团（包括-CFx和-COONa）,使其具备排斥油分子和吸附水分子的能力。双疏性的-CFx同时排斥油分子和水分子,但水分子的尺寸较小,能在-CFx的间隙中自由穿梭,且极性的-COONa对水分子的吸引作用较强,使水分子能够穿越-CFx层进而接触并润湿石墨烯表面;而尺寸较大的油分子被-CFx层完全阻隔。在-CFx与-COONa基团的协同作用下,石墨烯表面张力的色散分量减小,而极性分量增大,使其表现出吸引极性水分子,排斥非极性油分子的性质,能够只输运油水混合液中的水分子,实现了选择性光热蒸发,并在以含油海水为水源的海水淡化应用中,获得了超过1.251 kg m-2 h-1的光热蒸发速率和超过85.46%的能量效率。7)第9章进一步探究了液体在石墨烯微纳结构中的界面流动特性,分析了微纳通道尺寸对毛细吸附和虹吸输运过程的影响,以及光加热作用对液体性质和流动的作用机制。研究发现,在微米级多孔结构（石墨纤维）上构筑纳米级孔道（石墨烯纳米片）,可以显着加快对液态油的毛细吸附过程,将毛细吸附系数提升了20.7%。一方面,特征结构的微小化以及石墨烯纳米片的超薄边缘,能显着增加固体的表面粗糙度,起到强化表面浸润性的作用。另一方面,纳米结构的引入增加了固体与液体的可接触面积,使浸润前后的表面能差扩大,提高了固体对液体的吸附能力。同时,在碳纤维表面生长石墨烯纳米片,可以加快基于虹吸效应的界面流动过程,将液态油的虹吸输运速率提高了20.1%。尽管孔道尺寸的缩小会增加固-液界面的流动阻力,但在原微米级结构上增加纳米级孔道,可以使液流通道增多,提高单位时间的流量。此外,基于光热局域化效应的光加热作用,可以显着提高固体通道及通道内液体的温度,降低液体的动力粘度,减小流动阻力,进而加快界面吸附和流动过程。8)第10章基于光热局域化效应,开发了一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,讨论了环氧树脂材料的光致石墨化原理以及曝光时间、辐射强度、曝光次数对石墨化程度的影响。利用高能光束对环氧树脂板进行短时间（0.1～2 s）曝光,因光热转换速度（1 fs～1 ps）远快于热在体材料中的扩散速度（100 ps～10 ns）,在曝光的瞬间产生光热局域化效应,使曝光区域获得超高温度（>1000℃）,驱使芳香环向碳六元环转变,即石墨化。其中,延长曝光时间和提高辐射强度均有助于提高石墨化程度,但曝光时间的延长会导致热扩散严重,损伤非曝光区域;而辐射强度的提高意味着增加聚光设备的复杂性;采用合适的辐射强度和多次短曝光,也可以获得较高的石墨化程度,制备出少层石墨烯材料。
姜双双[2]（2021）在《二维金属-有机框架Ni3（HITP）2膜的制备及其气体分离》文中提出全球能源短缺和环境污染问题的日益增加导致对许多重要气体分离工艺的需求也变得非常苛刻,例如从石化和精炼厂回收H2以及捕获CO2。从实践和科学角度出发,在气体的存储和捕获过程中迫切需要节能高效且环境友好的分离工艺,在众多工艺中人们认为膜分离技术是目前最有前途的方法之一。然而,开发具有高效分离性能的膜材料仍然面临着巨大的挑战。目前已开发了多种膜材料用于气体分离,例如聚合物膜、沸石分子筛膜、碳膜、金属-有机框架（Metal Organic Framework,MOF）膜、氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）膜和混合基质膜（Mixed Matrix Membranes,MMMs）等,它们在气体分离和液体分离中均表现出优异的分离性能,但是也有一定的局限性。近几年,超薄分离膜的出现引起了研究者们的强烈关注,这是因为该方法制备的膜材料具有可大面积制备和超薄的膜厚度,可实现高渗透率和高选择性。因此,目前探索了多种材料来制备这种超薄分离膜,其中包括GO、共价-有机框架材料（Covalent Organic Framework,COFs）、Mo S2和金属-有机框架材料等。传统方法制备的气体分离膜在实际应用过程中无法实现大面积合成且不能达到超薄的膜厚度。作为二维材料新成员的二维MOFs纳米片由于其较大的表面积、均匀的孔道、纳米尺寸的空腔、热稳定性和化学可定制性而受到越来越多的关注。除此之外,二维MOFs纳米片具有丰富的活性位点,这对于气体存储、传感、化学催化、吸附和小分子分离是非常重要的。到目前为止,得到大面积可制备的,超薄的膜材料是实现高渗透率和高选择性的主要途径之一。在众多MOFs中选择具有层状结构、易于剥层、保持较好的结晶度且具有较高稳定性的二维MOFs少之又少。基于上述研究背景,我们最终选择了由Dinca等人报道的二维Ni3（HITP）2为研究对象,进行了膜制备和气体分离相关的研究。在该论文中,我们主要采用了top-down剥层和反向扩散界面法制备了二维Ni3（HITP）2膜并对其进行了气体分离性能的研究。本论文主要研究内容如下:（1）将柔性湿法球磨和超声剥离法相结合得到了Ni3（HITP）2纳米片胶体,以该纳米片胶体为构筑基元,大孔阳极氧化铝（AAO,200 nm）为基底,采用抽滤法,得到了厚度约为300 nm左右的Ni3（HITP）2膜。对其进行扫描电镜表征证明膜表面光滑,均一连续。通过气体渗透测试发现,该膜在单组分和双组分测试中对CO2均显示出良好的渗透率,CO2/N2和H2/N2显示出良好的分离选择性,在气体分离过程中表现出长期稳定性和可重复性。（2）通过引入GO辅助增强Ni3（HITP）2纳米片膜的性能。选择GO是因为其表面具有很丰富的含氧官能团,如羟基、羧基和环氧基团等,而且GO具有固有的结构灵活性、化学稳定性和机械稳定性。选择表面具有含氧官能团的柔性GO有望提高MOF纳米片构建的二维多晶膜的性能。通过红外光谱、扫描电镜和X射线衍射等测试证明了Ni3（HITP）2-GO膜的成功合成。通过对Ni3（HITP）2-GO膜进行气体渗透测试可知,膜的单组分和双组分的CO2渗透率以及CO2/N2和H2/N2的分离比得到了明显的提高。（3）利用一种简单、有效且环保的反向扩散界面法制备了高质量的2D Ni3（HITP）2膜。通过扫描电镜表征证明我们得到了表面均一连续且致密的厚度约为400 nm的膜。该膜对CO2显示出良好的渗透率和渗透选择性,渗透率为1.59×10-6 mol m-2 s-1 Pa-1,CO2/N2和CO2/CH4的理想分离比分别为10.2和9.8。除此之外,该膜在气体分离渗透测试中表现出高稳定性。这种新方法有望进一步开发用于实际气体分离应用的高质量金属有机框架膜。
罗明明[3]（2021）在《单原子和双原子催化剂催化CO氧化的理论研究》文中研究说明汽车尾气和碳材料不充分燃烧是产生一氧化碳（CO）的主要来源,其严重影响人体健康和生态环境。在催化剂作用下通过O2将CO氧化为CO2是消除CO最简单有效的方法。单原子（SACs）或者金属二聚体（DACs）掺杂石墨烯能够提高催化CO氧化活性,本文基于密度泛函理论研究CO在以下几种金属掺杂石墨烯体系上详细的氧化机理:Mn和N共掺杂具有单空位或双空位缺陷的石墨烯体系（MnNx）、VIIIB非贵金属二聚体掺杂石墨烯体系（M1M2@C6）、N配位VIIIB非贵金属二聚体掺杂石墨烯体系（M1M2@N6）。通过对结构稳定性、吸附性能和催化反应机制系统研究,得出以下结论:通过吸附能预测MnNx体系中MnN2C2、MnN3C和MnN4适合作为催化CO氧化的结构,研究CO在以上结构催化作用下的氧化机制。CO在MnN2C2上沿着LH（Langmuir-Hinshelwood）机制比ER（Eley-Rideal）机制氧化更有利,CO在MnN2C2-opp上沿着TER（termolecular Eley-Rideal）机制是最有利的反应途径,其速控步的能垒为0.342 e V。全面考虑MnN3C催化CO的氧化机理,通过LH机理的CO氧化反应是最佳的反应路径,其速控步的能垒为0.925 e V。CO在MnN4上氧化倾向于TER机制,其速控步能垒为0.218 e V。低反应能垒表明MnN2C2-opp和MnN4是CO氧化的高效催化剂。CO在FeFe@C6、FeCo@C6和FeNi@C6上氧化最佳反应途径分别为*O2+2CO→2*O2+2CO→*CO3+CO→*O+CO2+CO→*CO2+CO2→2CO2、2*O+2CO→*CO3+CO→*O+CO2+CO→*CO21+CO2→2CO2、*O2+2CO→*O+CO2+CO→*CO22+CO2→2CO2（“*”代表化学吸附）,其对应速控步能垒分别为0.79 e V、0.49 e V、0.42e V。异核金属二聚体协同作用使FeCo@C6和FeNi@C6具有更高催化CO氧化的活性。CO在FeFe@N6上沿ER和TER机理氧化需要克服0.513和0.299 e V的低能垒,该能垒小于CO在其单金属对应物VFe@N6上沿LH机理氧化的速控步能垒（0.584 e V）,FeFe@N6比VFe@N6具有更高的CO氧化的催化活性。DACs比SACs具有更高催化活性,主要归因于以下几点:第一,DACs可为反应气体O2提供更多电子,使其高度活化并且容易分解;第二,SACs受活性位点影响导致生成第二个CO2反应只能通过ER机制,而CO在DACs上氧化生成第二个CO2还能沿着LH机制,通过LH机制氧化CO生成第二个CO2具有更低的反应能垒;第三,DACs中金属二聚体对基底电子结构具有大扰动,金属二聚体协同作用能有效提高催化活性。
许立明[4]（2021）在《基于稠杂环吲哚分子修饰的石墨烯的制备及其电容性能研究》文中研究说明高可靠性、低成本和环境友好的能源转换/存储系统已成为解决人类对能源需求不断增长的主要技术手段。在过去的几十年中,超级电容器由于其高功率密度,快速的充放电能力和长循环寿命,被认为是最理想的储能系统之一。合理设计和合成新型电极材料,精准控制其成分,表面功能化和分级结构的构建,对开发大能量和功率密度以及长循环寿命的高性能超级电容器至关重要。作为一种独特的碳纳米材料,石墨烯由于大理论比表面积(≈2630 m2 g-1)、高电导率、优异的机械柔韧性和化学稳定性在超级电容器电极中具有巨大潜力。此外,通过π-π相互作用吸附到石墨烯上的具有多电子氧化还原活性中心的有机化合物可以赋予其高赝电容。作为苯环和吡咯环并联的有机化合物,吲哚及其衍生物具有多电子氧化还原活性中心,目前,吲哚及其衍生物对石墨烯表面修饰的研究仍空白。在此,以石墨烯为主体材料,吲哚及其衍生物为功能化分子,通过水热法及真空冷冻干燥或高温退火的后处理工序,对石墨烯表面进行修饰,制备了一系列吲哚及其衍生物功能化的氮掺杂石墨烯（GN）,并对材料的形貌、结构、组成和电容性能等进行了详细的研究。具体内容如下:1.通过简单的一锅水热处理和真空冷冻干燥工艺成功制备了吲哚功能化N掺杂石墨烯（InFGN）。吲哚单体可通过π-π相互作用紧密吸附在石墨烯表面,并可以修复GN的结构缺陷。所制备的InFGN在2 Ag-1时具有622.3 F g-1的比电容,在5000次循环后的电容保持率为100.5%。此外,基于InFGN的对称超级电容器器件在800～8000 W kg-1的功率密度下表现出20.6～18.8 Wh kg-1的高能量密度。InFGN的高电容性能主要由于石墨烯孔体积的增加和其结构完整性的修复有利于离子快速扩散和电荷转移,以及N掺杂和吲哚分子对其高赝电容的贡献。2.为了深入研究吲哚分子取代基的差异对活性位点的结构、类型和含量以及功能化GN的赝电容行为的影响,筛选了四个不同取代基类型的吲哚分子来修饰GN,通过增强的电子相互作用来提高比电容。研究发现,除了含氨基或羟基有机分子可以与石墨烯结合外,含硝基或甲氧基有机分子也可以与石墨烯匹配。在1 M H2SO4电解质中,通过简单的一步水热法将5-氨基吲哚与GN复合可以实现831.5 F g-1的高比电容的石墨烯基电极材料。同样,基于5-AIFGN的对称器件在800 W Kg-1时表现出43.4 Wh kg-1的能量密度,即使在8000 W kg-1时仍保持38.0 Wh kg-1的能量密度。研究结果为合理设计和筛选与石墨烯配对的有机分子以获得高性能超级电容器电极材料提供了捷径。3.硝基芳族化合物在还原氧化石墨烯（RGO）表面上具有很强的吸附亲和力,其作为氮源,有利于高电容性能GN材料的制备。通过简单的水热法并结合真空冷冻干燥和高温退火后处理,由5-硝基吲哚、氨和氧化石墨烯（GO）的混合物成功制备了少层皱缩的多孔N掺杂石墨烯（5-NIGN）。所制备的5-NIGN的具有7.27%的高N含量,并表现出457.4 F g-1的高电容性能和长期稳定性。此外,基于5-NIGN的对称超级电容器器件在800～8000 W kg-1的功率密度下实现了18.5～15.5 Wh kg-1的能量密度。5-NIGN的高性能主要归因于较大的比表面积、丰富的多孔结构和较高的赝电容。研究结果表明所制备的5-NIGN在电化学储能方面将具有潜在优势。4.通过简单的一锅水热法制备了聚5-羟基吲哚（5-PHI）修饰的氮掺杂石墨烯（5-PHI/GN）,并优化了5-PHI与氮掺杂石墨烯的比例。过硫酸铵既充当氧化剂又是氮源,5-PHI纳米球有效抑制了GN的聚集。所获得的5-PHI/GN=1:1具有较高的电化学活性,在2 Ag-1时其比电容达到627.2 F g-1。5-PHI/GN=1:1在超级电容器的应用中具有良好的实用性能,在425～8500 W Kg-1的功率密度下实现了35.5～30.0 Wh Kg-1的能量密度,以及在100000次循环后保持102.7%初始比电容的优异循环稳定性。
高朗[5]（2021）在《Ni/ZnO-石墨烯复合材料气体传感性质的理论研究》文中研究指明
徐永康[6]（2021）在《石墨二炔支撑的原子催化剂表面的氮还原电催化》文中提出
黄国强[7]（2021）在《负载型镍基催化剂的制备及加氢性能研究》文中认为以鳞片石墨为原料,首先采用Hummers法合成了氧化石墨（GO）,再以尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯（N-r GO）载体,然后通过浸渍法制备了Ni/N-r GO催化剂。通过N2吸附-脱附、XRD、SEM、H2-TPR等测试方法对所制备的催化剂进行表征分析。以苯酚选择性加氢制备环己酮为反应体系,通过单因素实验和正交实验考察了催化剂制备条件（镍负载量、尿素添加量、H2还原温度）和反应条件（反应温度、反应压力、反应时间）对苯酚转化率和环己酮选择性的影响,进而确定了最佳的催化剂制备条件及反应条件;此外考察了储存时间、重复利用次数和不同载体对催化剂性能的影响;进一步分析了Ni/N-r GO催化苯酚加氢反应的可能机理;最后通过添加不同组分对Ni/N-r GO催化剂改性,并对改性效果较好的催化剂进行表征分析。实验结果表明,在镍负载量为20%、尿素/GO质量比为1:30、H2还原温度为450℃的条件下制备的Ni/N-r GO催化剂具有较大的比表面积和适宜的孔道结构,活性金属镍分散相对均匀,但局部团聚明显,掺杂适当的氮原子可有效降低催化剂的还原温度;在反应温度为150℃、反应压力为0.4 MPa、反应时间为2.0 h、催化剂/苯酚质量比为0.35的最佳条件下,Ni/N-r GO催化剂的催化效果最好,苯酚转化率为91.93%,环己酮选择性为61.75%;催化剂储存时间和重复使用次数实验发现Ni/N-r GO催化剂具有较好的稳定性;催化加氢反应机理表明,石墨烯和苯酚之间有较好的π-π共轭吸附作用,适当氮原子的掺杂可有效降低石墨烯表面含氧基团的酸性性质,N-r GO与苯酚吸附可能会形成OH—N或OH—π相互作用,有利于环己酮从石墨烯表面快速脱附,可有效提高环己酮的选择性。通过添加Ce、Cu、Fe、Na等组分对Ni/N-r GO催化剂进行改性,并将其用于苯酚加氢反应。结果发现,添加组分Ce的催化剂催化加氢效果最好,当铈镍摩尔比为0.2时,Ni-Ce/N-r GO催化苯酚转化率达到95.21%,环己酮选择性达到72.57%;表征结果表明:添加Ce后催化剂呈多孔结构,且比表面积和孔径都显着增大,N-r GO载体表面团聚的大颗粒基本消失,金属镍分散的更加均匀。
冷浩[8]（2021）在《基于结构设计的锗烯电学性质调控机理的模拟研究》文中研究说明锗烯是继石墨烯、硅烯发现以来最重要的二维纳米材料之一。以其优异的物理化学性质得到人们广泛关注。然而,锗烯具有微小带隙的特点极大程度地限制了其在纳米电子器件方面的应用。相关研究表明,通过有机分子吸附、衬底和外电场等方式可有效调控锗烯的原子结构和电学性质。本文采用范德华力修正的密度泛函理论计算方法,研究了电场作用下有机分子吸附和衬底对外电场下锗烯原子结构和电学性质的影响机理,主要研究内容和结论如下:（1）在锗烯模型中,有机分子苯分子和六氟苯分子分别吸附在八种高对称位置形成不同结构的有机分子/锗烯体系,通过计算吸附能,判据有机分子/锗烯体系的稳定性。本文主要研究外电场作用下最稳定吸附构型的有机分子/锗烯体系的原子结构和电学性质。研究结果表明,有机分子吸附通过弱的相互作用破坏了锗烯亚晶格的对称性,从而在狄拉克点上打开了相当大的带隙。苯/锗烯和六氟苯/锗烯体系分别在K点打开了0.036和0.005 e V的带隙,有效的增大了锗烯的带隙。此外,通过施加外电场,苯/锗烯和六氟苯/锗烯体系可分别将锗烯的带隙增加到0.680和0.521 e V。（2）在有机分子/锗烯模型基础上,进一步采用表面完全氢化的锗烯（锗烷HGe H）作为衬底,研究结果表明锗烯和HGe H衬底均与锗烯之间不存在共价键作用,而是通过弱的相互作用形成稳定的双层异质结构,由于HGe H衬底进一步破坏了锗烯亚晶格的对称性,从而促使苯/锗烯/锗烷和六氟苯/锗烯/锗烷体系进一步拓展带隙,其直接带隙分别为0.152和0.105 e V。在外电场作用下,苯/锗烯/锗烷和六氟苯/锗烯/锗烷体系的直接带隙可增大为0.463和0.358 e V。有机分子/锗烯体系和有机分子/锗烯/锗烷体系均可实现大范围的近似线性可调谐带隙,并且有机分子和锗烷衬底均与锗烯之间仅通过弱的范德华作用力形成异质结构,并没有形成化学键,因此,锗烯的载流子迁移率得到很好的保留。本文提出了一种有效的可调控锗烯带隙的设计方法,为锗烯在场效应管和其它纳米电子学器件中的应用提供了重要的理论指导。
姜恩[9]（2021）在《石墨烯基薄膜CO2/N2分离的机理探究》文中研究说明石墨烯基薄膜是一种高通量、高能效的气体分离膜,为CO2/N2分离提供了简单高效的解决方案。然而,石墨烯基薄膜对CO2/N2的分离机理尚不清楚。由于实验测量难以探究石墨烯膜微观结构对气体传输的影响,故如何从分子层面探究石墨烯膜气体分离机理成为亟待解决的科学问题。分子动力学（MD）模拟方法是一种描述分子间相互作用及分子运动轨迹的有效手段,本文将借助分子动力学模拟探究石墨烯选择层的微观结构对气体选择性透过的影响规律,揭示其气体分离机理。基于实际的石墨烯堆叠结构,本文构建单层缝隙模型和通道模型两类体系来反映石墨烯膜结构。通过对单层石墨烯缝隙膜的探究发现,气体分子主要以表面扩散和直接传递两种方式在石墨烯膜缝隙中传递。吸附到石墨烯表面的气体,可通过表面扩散方式跨越缝隙,相较于直接传递方式,对总通量贡献更大。CO2依赖于表面扩散,N2依赖于直接传递,CO2的优先吸附源于其与壁面更强的相互作用。对于纯气,增强壁面与气体的相互作用可增加吸附,有效增强表面扩散,增强渗透。对于CO2/N2混合气,吸附能力的差异是CO2和N2分离的重要原因,壁面作用力提升至3?kcal·mol-1时,CO2被束缚在石墨烯表面,运动性降低,但有效提升了N2的表面扩散通量,渗透的N2数量增多,从而有效分离CO2和N2的混合气体。通过构建石墨烯通道膜模型,分别考察了纯CO2、纯N2以及混合气在通道内的渗透行为,探究了层间间距、壁面作用力对CO2/N2分离的影响,小尺寸通道仅能发生表面扩散,当通道尺寸进一步扩大时,Knudsen扩散出现。通道为6?时,可以用作分子筛,小分子CO2可以通过。气体在通道内的传输受石墨烯通道壁面与气体相互作用影响明显。在合适尺寸（12?）的纳米通道下,增强石墨烯壁面与气体的相互作用将限制CO2,且不会阻碍N2传输,从而有效分离CO2和N2的混合气体。本文揭示了石墨烯基薄膜对CO2/N2的分离机制,即:CO2与石墨烯壁面作用力高于N2。故可以利用气体与壁面的作用力差异来调节气体表面扩散能力,使膜材料具备高渗透和高选择性能。
康伟伟[10]（2021）在《自支撑石墨稀基复合气凝胶的结构调控及其对水中有机污染物的吸附性能》文中指出作为一种新型的三维（3D）碳基材料,石墨烯气凝胶（GA）具有表面积大、化学稳定性好、导电性强等优异的理化性能,在水处理领域中的应用前景广阔。然而,由于石墨烯片层之间存在π-π相互作用,极易堆叠,难于分散,对石墨烯材料的功能化修饰及其组装体的制备带来了障碍;同时,GA通常是利用氧化石墨烯（GO）纳米片之间的静电、氢键、π-π堆叠等作用组装而成,难以在功能化同时保持3D架构,故所制备GA脆性大,孔结构易发生不可逆的坍塌或变形,限制其实际应用。因此,构建一个具有自支撑宏观体的3D结构,即自支撑GA,使其体现出材料的‘骨架层次化、孔道层次化、组分层次化’结构特征,对其应用于日益严重的水中污染物处理至关重要。为了获得易回收、吸附容量高、再生性强的功能化石墨烯基复合气凝胶,以实现其在水污染处理中的应用。本论文以石墨烯衍生物GO为基体材料,分别在GA中引入磁性碳纳米球（MCNS）、中空碳纳米球（HCNS）和在其表面修饰功能性成分,制备氮掺杂磁性碳纳米球/石墨烯基复合气凝胶（MCNS/NGA）、氨基功能化氧化石墨烯气凝胶（MGOA）和氮掺杂中空碳纳米球/石墨烯基复合气凝胶（HCNS/NGA）,提高功能化石墨烯基复合气凝胶的综合性能,为开发新型的污水净化材料提供新途径。具体研究内容和结果如下:（1）MCNS/NGA的制备及其吸附性能研究。为了提升块体吸附剂回收能力,在弱碱性条件下,以柠檬酸铵为弱还原剂和氮源,采用一步水热原位静电自组装策略,制备得到MCNS/NGA,并探索其在油水分离中的应用研究。该复合气凝胶具有低密度（约12.07 mg cm-3）,超弹性（压缩应变为95%）,高比表面积（787.92m2g-1）和良好的磁性能（磁饱和强度22.47emug-1）。MCNS/NGA对多种常见的有机溶剂和油品表现出良好的吸附能力,吸附容量高达187-537 gg-1,优于迄今为止报道的大多数材料。该复合气凝胶不仅具有出色的固液分离优势,而且可以通过蒸馏、燃烧和压缩方式再生。更重要的是,可以利用外加磁场实现气凝胶的定向吸附,并促进极端环境下有机溶剂和油品的循环再利用。（2）MGOA的制备及其吸附性能研究。为了提升结构稳定性和吸附性能,通过酸诱导策略,使GO纳米片和柠檬酸铵发生酯化、酰胺化作用,从而制备得到新型MGOA,并用于有效吸附水溶液中的喹啉。MGOA表现出较高的吸附能力,在298K,pH=7,喹啉初始浓度为50 mgL-1时,MGOA对喹啉的吸附量qe为103 mg g-1、分配系数（PC）为0.689 mg g-1 μM-1,优于大多数文献报道的吸附剂。吸附结果表明,MGOA对喹啉的吸附是放热自发的,符合准二级动力学方程和Langmuir-Freundlich模型;Thomas和Yoon-Nelson模型较好地描述MGOA在固定床柱吸附中对喹啉的吸附行为;10%的突破时间（BT）所对应的PC值最高可达14.16 mg g-1 μM-1,这意味着MGOA具有一定的工业应用潜力;经过八个吸附-脱附循环,MGOA仍保留约89.54%的原始吸附容量,其出色的结构稳定性赋予了 MGOA良好的再生性。（3）HCNS/NGA的制备及其吸附性能研究。为了进一步强化吸附性能,通过原位还原组装策略将中空碳纳米球嵌入3D石墨烯网络中,合成具有大比表面积,理想孔结构和高电导率的分层纳米复合材料——HCNS/NGA,并考察其对喹啉的吸附能力和再生性能。在298K,pH=7,喹啉初始浓度为50 mgL-1时,HCNS/NGA 对喹啉的吸附量qe（138.37 mgg-1）最高,且 PC（2.11 mgg-1μM-1）优于先前报道的多数吸附剂。吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir-Freundlich 模型。此外,在固定床柱吸附体系中,10%的 BT 所对应的 PC 值最高可达35.19mg g-1μM-1,HCNS/NGA表现出巨大的工业应用潜力,Thomas和Yoon-Nelson模型较好地描述HCNS/NGA在固定床柱吸附中对喹啉的吸附行为。更重要的是,可通过电化学辅助再生装置实现HCNS/NGA的快速原位再生。综上所述,MCNS的引入,极大地提升了石墨烯复合气凝胶地力学性能,并赋予其优异的磁性,可通过外加磁场实现定向吸附和快速分离回收再利用;氨基功能化,强化石墨烯气凝胶的3D网络结构,并提供丰富的吸附位点,同时改善材料的亲水性,明显提高其对有机污染物的吸附能力;HCNS的引入,使得石墨烯复合气凝胶产生分层多孔的网络结构,获得更高的比表面积,极大地促进内部传输,进一步增强其吸附性能。这三种功能化石墨烯基复合气凝胶作为吸附剂均表现出优异的结构特性和应用潜力,这些发现对高效吸附材料的开发和设计具有重要的理论指导意义。
二、N_2在石墨表面物理吸附的研究（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、N_2在石墨表面物理吸附的研究（论文提纲范文）
（1）石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语符号清单 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳能光热蒸发及分布式应用 |
| 1.2 光热局域化界面蒸发研究进展 |
| 1.3 固-液界面传热及影响因素 |
| 1.4 石墨烯的性质及结构特征 |
| 1.5 研究内容及课题来源 |
| 第2章 研究方法与实验设备 |
| 2.1 材料制备步骤 |
| 2.2 数值模拟计算 |
| 2.3 材料表征技术 |
| 2.4 光热局域化实验测试 |
| 第3章 石墨烯的结构取向对其光学性质的影响机制 |
| 3.1 石墨化结构的光学各向异性及原理 |
| 3.2 石墨烯取向特征与光学性质的关联 |
| 3.3 石墨烯光陷阱结构的构筑与优化 |
| 第4章 石墨烯微纳结构的光热转换与热局域化效应 |
| 4.1 垂直取向石墨烯的光热转换 |
| 4.2 热局域化结构的构筑与表征 |
| 4.3 光热局域化的能量集中效应 |
| 第5章 石墨烯微纳结构的固液界面传热与强化机理 |
| 5.1 取向特征与固-液界面传热的关联 |
| 5.2 纳米取向结构强化固-液界面传热 |
| 5.3 表面润湿性对固-液界面传热的影响 |
| 第6章 光热局域化界面蒸发的快速响应与能效调控 |
| 6.1 表面水流通道的构筑与实验说明 |
| 6.2 光热局域化界面蒸发过程机理 |
| 6.3 表面润湿特性与能流密度的匹配 |
| 6.4 石墨烯材料的放大制备与蒸汽灭菌 |
| 第7章 光热界面蒸发的传质过程优化及海水淡化应用 |
| 7.1 氮掺杂石墨烯的形貌结构与性质 |
| 7.2 表面水流通道的验证与效用分析 |
| 7.3 基于光热局域化效应的海水淡化 |
| 7.4 引导蒸汽扩散降低光路能量耗散 |
| 7.5 积盐自清洗及离子输运机理分析 |
| 第8章 石墨烯的选择性光热界面蒸发及污水净化应用 |
| 8.1 海水的油类污染削弱光热蒸发性能 |
| 8.2 双功能基团修饰制备亲水疏油石墨烯 |
| 8.3 亲水疏油石墨烯的选择性输运与机理 |
| 8.4 基于光热局域化效应的含油污水净化 |
| 第9章 微纳结构与光热效应协同增强界面流动及应用 |
| 9.1 石墨烯微纳结构的毛细吸附与强化机理 |
| 9.2 石墨烯微纳结构的虹吸输运与强化机理 |
| 9.3 光热局域化加速流体吸附与界面流动 |
| 第10章 基于高分子光致石墨化效应的石墨烯制备方法 |
| 10.1 有机高分子的光致石墨化过程 |
| 10.2 曝光时间对树脂石墨化的影响 |
| 10.3 辐射强度对树脂石墨化的影响 |
| 10.4 重复超短曝光制备少层石墨烯 |
| 第11章 全文总结及展望 |
| 11.1 研究总结 |
| 11.2 研究创新点 |
| 11.3 不足与展望 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 参考文献 |
（2）二维金属-有机框架Ni3（HITP）2膜的制备及其气体分离（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属-有机框架材料的发展 |
| 1.2 金属-有机框架膜材料 |
| 1.2.1 金属-有机框架膜材料研究进展 |
| 1.2.2 金属-有机框架膜的几种制备方法 |
| 1.3 金属-有机框架膜在气体分离中的应用 |
| 1.3.1 二氧化碳分离 |
| 1.3.2 氢气的分离 |
| 1.3.3 烷烃和烯烃的分离 |
| 1.4 金属-有机框架膜的传质分离机理 |
| 1.4.1 吸附控制的膜分离过程 |
| 1.4.2 扩散控制的膜分离过程 |
| 1.4.3 选择性吸附-分子筛分过程 |
| 1.5 本课题选题目的、意义和主要成果 |
| 1.6 本章参考文献 |
| 第二章 2D Ni_3(HITP)_2纳米片构筑晶态微孔膜及其气体分离 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 表征手段 |
| 2.2.3 配体HITP的合成 |
| 2.2.4 Ni_3(HITP)_2的合成 |
| 2.2.5 层状Ni_3(HITP)_2通过物理剥层形成纳米片 |
| 2.2.6 剥层-抽滤法制备Ni_3(HITP)_2膜 |
| 2.2.7 气体分离测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 配体的表征 |
| 2.3.2 Ni_3(HITP)_2粉末的基础表征 |
| 2.3.3 Ni_3(HITP)_2粉末的H_2、CO_2和N_2吸附测试 |
| 2.3.4 Ni_3(HITP)_2剥层制备纳米片 |
| 2.3.5 Ni_3(HITP)_2膜的制备 |
| 2.3.6 气体渗透测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 2.5 本章参考文献 |
| 第三章 氧化石墨烯辅助增强2D Ni_3(HITP)_2纳米片膜的性能及其气体分离 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 表征手段 |
| 3.2.3 Ni_3(HITP)_2纳米片的制备 |
| 3.2.4 GO纳米片的制备 |
| 3.2.5 Ni_3(HITP)_2-GO膜的制备 |
| 3.2.6 气体分离测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Ni_3(HITP)_2和GO粉末的表征 |
| 3.3.2 Ni_3(HITP)_2和GO纳米片的表征 |
| 3.3.3 Ni_3(HITP)_2-GO膜的表征 |
| 3.3.4 Ni_3(HITP)_2-GO膜的气体渗透测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 3.5 本章参考文献 |
| 第四章 反向扩散界面法合成Ni_3(HITP)_2膜及其CO_2分离 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 表征手段 |
| 4.2.3 Ni_3(HITP_2膜的制备 |
| 4.2.4 气体分离测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ni_3(HITP)_2膜的制备及其形貌 |
| 4.3.2 Ni_3(HITP)_2粉末在77 K条件N_2吸附-脱附曲线 |
| 4.3.3 Ni_3(HITP)_2膜的气体分离性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 4.5 本章参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（3）单原子和双原子催化剂催化CO氧化的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 石墨烯的结构和性能 |
| 1.3 单原子催化剂在CO氧化上的应用 |
| 1.4 双原子催化剂在CO氧化上的应用 |
| 1.5 研究内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 第一性原理 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.3 过渡态理论 |
| 2.4 CO氧化反应机理 |
| 2.5 计算软件DMol~3介绍 |
| 第三章 非贵金属Mn掺杂含氮石墨烯催化CO氧化 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 MnNx的稳定性、活性位点、吸附性能分析 |
| 3.3.2 CO在 MnN_2C_2上的氧化机理 |
| 3.3.3 CO在 MnN_3C上的氧化机制 |
| 3.3.4 CO在 MnN_4上的氧化机制 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 VIIIB非贵金属二聚体掺杂石墨烯催化 CO氧化 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.2.1 模型 |
| 4.2.2 计算方法 |
| 4.2.3 计算公式 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 从M1M2@C6 中选择适合CO氧化的结构 |
| 4.3.2 FeFe@C6、FeCo@C6和FeNi@C6 的稳定性和吸附性能 |
| 4.3.3 FeFe@C6上CO氧化为CO_2的反应机理 |
| 4.3.4 FeCo@C6上CO氧化为CO_2的反应机理 |
| 4.3.5 FeNi@C6上CO氧化为CO_2的反应机理 |
| 4.4 FeCo@C6和FeNi@C6 优异催化性能的起源 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 氮配位VIIIB非贵金属二聚体掺杂石墨烯催化 CO氧化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究过程和计算细节 |
| 5.2.1 研究过程 |
| 5.2.2 方法 |
| 5.2.3 模型 |
| 5.2.4 计算内容 |
| 5.3 结论和讨论 |
| 5.3.1 M1M2@N6 的几何形状、稳定性和吸附性能 |
| 5.3.2 FeFe@N_x的稳定性和吸附性能 |
| 5.3.3 FeFe@N6上CO氧化为CO_2的反应机理 |
| 5.3.4 VFe@N6 的吸附性能 |
| 5.3.5 VFe@N6上CO氧化成CO_2的反应机理 |
| 5.3.6 FeFe@N6 优异催化性能的起源 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）基于稠杂环吲哚分子修饰的石墨烯的制备及其电容性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 超级电容器 |
| 1.1.1 超级电容器的研究背景及与电池的区别 |
| 1.1.2 超级电容器的组成、分类及储能机理 |
| 1.1.3 超级电容器电极材料 |
| 1.2 石墨烯的研究现状及其在超级电容器领域的研究进展 |
| 1.2.1 石墨烯的研究现状 |
| 1.2.2 石墨烯的在超级电容器领域的研究进展 |
| 1.3 氧化还原有机化合物在超级电容器领域的研究进展 |
| 1.4 本论文工作的提出及主要研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂及仪器设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 仪器设备 |
| 2.2 材料的形貌和结构表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)测试 |
| 2.2.2 透射电子显微镜(TEM)测试 |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM)测试 |
| 2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)测试 |
| 2.2.5 红外光谱(FT-IR)测试 |
| 2.2.6 紫外可见吸收光谱(UV-vis detection)测试 |
| 2.2.7 X-射线电子衍射仪(XRD)测试 |
| 2.2.8 拉曼光谱(Raman)测试 |
| 2.2.9 氮气吸脱附(BET)测试 |
| 2.3 工作电极的制备 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 循环伏安测试 |
| 2.4.2 恒电流充/放电(GCD)测试 |
| 2.4.3 电化学交流阻抗测试 |
| 2.4.4 循环稳定性测试 |
| 2.4.5 能量密度和功率密度 |
| 第3章 吲哚修饰氮掺杂石墨烯的制备及其电容性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 吲哚修饰的氮掺杂石墨烯的制备 |
| 3.3 形貌与结构表征 |
| 3.3.1 SEM和TEM |
| 3.3.2 AFM |
| 3.3.3 FT-IR光谱和UV-Vis吸收光谱 |
| 3.3.4 FESEM图像和XPS光谱 |
| 3.3.5 XRD和Raman光谱 |
| 3.3.6 N_2吸/脱附测试及孔径分布分析 |
| 3.4 电化学性能测试 |
| 3.4.1 三电极测试 |
| 3.4.2 两电极测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同取代基对吲哚分子功能化N掺杂石墨烯电容性能的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同取代基的吲哚修饰的氮掺杂石墨烯的制备 |
| 4.3 形貌与结构表征 |
| 4.3.1 SEM |
| 4.3.2 FT-IR光谱 |
| 4.3.3 UV-Vis吸收光谱和~1H NMR光谱 |
| 4.3.4 XPS光谱 |
| 4.3.5 XRD光谱 |
| 4.3.6 Raman光谱 |
| 4.3.7 N_2吸/脱附测试及孔径分布分析 |
| 4.4 电化学性能测试 |
| 4.4.1 三电极测试 |
| 4.4.2 两电极测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 褶皱多孔氮掺杂石墨烯的制备及其电容性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 褶皱多孔的氮掺杂石墨烯的制备 |
| 5.3 形貌与结构表征 |
| 5.3.1 SEM和AFM |
| 5.3.2 FESEM和XPS |
| 5.3.3 XRD和Raman光谱 |
| 5.3.4 N_2吸/脱附测试及孔径分布分析 |
| 5.4 电化学性能测试 |
| 5.4.1 三电极测试 |
| 5.4.2 两电极测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 聚5-羟基吲哚修饰氮掺杂石墨烯的制备及其电容性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 聚5-羟基吲哚修饰的氮掺杂石墨烯的制备 |
| 6.3 形貌与结构表征 |
| 6.3.1 SEM |
| 6.3.2 XPS |
| 6.3.3 XRD和Raman |
| 6.4 电化学性能测试 |
| 6.4.1 三电极测试 |
| 6.4.2 两电极测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果及所获荣誉 |
| 致谢 |
（7）负载型镍基催化剂的制备及加氢性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 酚类化合物加氢催化剂 |
| 1.2.1 活性组分 |
| 1.2.2 载体 |
| 1.3 石墨烯基催化剂 |
| 1.3.1 石墨烯基催化剂的制备 |
| 1.3.2 石墨烯基催化剂的加氢性能 |
| 1.4 研究目的及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验药品及仪器 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 N-rGO载体的制备 |
| 2.2.2 N-rGO负载镍基催化剂的制备 |
| 2.3 催化剂加氢性能评价 |
| 2.3.1 催化剂评价方法 |
| 2.3.2 催化剂反应装置 |
| 2.3.3 催化剂性能检测方法 |
| 2.3.4 催化剂制备条件的考察和优化 |
| 2.3.5 加氢反应条件的考察和优化 |
| 2.4 其他因素对催化性能的影响 |
| 2.4.1 催化剂的稳定性 |
| 2.4.2 不同载体的影响 |
| 2.5 催化剂表征 |
| 2.5.1 傅里叶变换红外光谱表征(FT-IR) |
| 2.5.2 N_2吸附-脱附表征 |
| 2.5.3 X射线衍射表征(XRD) |
| 2.5.4 扫描电子显微镜表征(SEM)及能谱仪表征(EDS) |
| 2.5.5 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 第三章 Ni/N-rGO催化苯酚加氢制备环己酮的研究 |
| 3.1 催化剂制备条件的影响 |
| 3.1.1 镍负载量的影响 |
| 3.1.2 氢气还原温度的影响 |
| 3.1.3 尿素/GO质量比的影响 |
| 3.1.4 催化剂制备条件的正交实验 |
| 3.1.5 小结 |
| 3.2 加氢反应条件的影响 |
| 3.2.1 反应温度的影响 |
| 3.2.2 反应压力的影响 |
| 3.2.3 反应时间的影响 |
| 3.2.4 加氢反应条件的正交实验 |
| 3.2.5 小结 |
| 3.3 最优条件下的催化剂性能考察 |
| 3.4 其他因素的影响 |
| 3.4.1 催化剂存储时间的影响 |
| 3.4.2 催化剂重复利用次数的影响 |
| 3.4.3 不同载体的影响 |
| 3.4.4 反应机理探讨 |
| 3.4.5 小结 |
| 3.5 催化剂表征与讨论 |
| 3.5.1 FT-IR表征 |
| 3.5.2 N_2吸附-脱附表征 |
| 3.5.3 XRD表征 |
| 3.5.4 SEM和 EDS表征 |
| 3.5.5 H_2-TPR表征 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 Ni-Ce/N-rGO催化苯酚加氢制备环己酮的研究 |
| 4.1 不同组分对Ni/N-rGO催化剂性能的影响 |
| 4.2 铈含量对Ni-Ce/N-rGO催化剂性能的影响 |
| 4.3 催化剂表征与讨论 |
| 4.3.1 FT-IR表征 |
| 4.3.2 N_2吸附-脱附表征 |
| 4.3.3 XRD表征 |
| 4.3.4 SEM和 EDS表征 |
| 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 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
（8）基于结构设计的锗烯电学性质调控机理的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 类石墨烯研究现状 |
| 1.2.2 锗烯研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容及意义 |
| 第二章 计算模拟方法 |
| 2.1 第一性原理 |
| 2.2 密度泛函理论(DFT) |
| 2.3 模拟软件简介 |
| 2.3.1 Material Studio软件 |
| 2.3.2 DMol3 模块简介 |
| 2.4 性能分析 |
| 2.4.1 带隙分析 |
| 2.4.2 态密度分析 |
| 2.4.3 Mulliken布局分析 |
| 2.5 本文计算方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 有机分子/锗烯体系 |
| 3.1 模型构建 |
| 3.2 相关机理说明 |
| 3.3 苯/锗烯体系 |
| 3.3.1 没有外电场作用下苯/锗烯体系 |
| 3.3.2 外电场作用下苯/锗烯体系 |
| 3.4 六氟苯/锗烯体系 |
| 3.4.1 没有外电场作用下六氟苯/锗烯体系 |
| 3.4.2 外电场作用下六氟苯/锗烯体系 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 有机分子/锗烯/锗烷体系 |
| 4.1 锗烷(HGe H)衬底 |
| 4.2 苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.2.1 没有外电场作用下苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.2.2 外电场作用下苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.3 六氟苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.3.1 没有外电场作用下六氟苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.3.2 外电场作用下六氟苯/锗烯/锗烷体系 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（9）石墨烯基薄膜CO2/N2分离的机理探究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 气体分离技术 |
| 1.2 膜分离技术 |
| 1.2.1 膜分离技术简介 |
| 1.2.2 膜分离材料 |
| 1.3 石墨烯基薄膜 |
| 1.3.1 石墨烯基膜简介 |
| 1.3.2 石墨烯基分离层结构 |
| 1.3.3 石墨烯基薄膜机理研究 |
| 1.3.4 石墨烯基薄膜分离性能提升 |
| 1.4 本论文的研究目的及意义 |
| 2 模型构建 |
| 2.1 模型构建 |
| 2.2 模拟条件 |
| 2.3 模型验证 |
| 3 气体在石墨烯基缝隙膜中的传递 |
| 3.1 纯组分气体在石墨烯基薄膜中的传递行为 |
| 3.1.1 气体渗透性能 |
| 3.1.2 气体吸附性能 |
| 3.1.3 气体表面扩散和直接传递 |
| 3.1.4 石墨烯缝隙膜性能提升 |
| 3.2 混合气在石墨烯基薄膜中的传递行为 |
| 3.2.1 气体渗透性能 |
| 3.2.2 气体表面扩散和直接传递 |
| 3.2.3 石墨烯缝隙膜性能提升 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 石墨烯基膜通道内气体传递 |
| 4.1 传递机理 |
| 4.2 气体渗透性能 |
| 4.3 气体吸附性能 |
| 4.4 石墨烯基通道膜选择性能提升 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）自支撑石墨稀基复合气凝胶的结构调控及其对水中有机污染物的吸附性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 石墨烯及其衍生物概述 |
| 1.2.1 石墨烯及其衍生物的制备 |
| 1.2.2 石墨烯及其衍生物的性质及应用 |
| 1.3 石墨烯气凝胶 |
| 1.3.1 石墨烯气凝胶的制备 |
| 1.3.2 石墨烯气凝胶的应用 |
| 1.4 石墨烯气凝胶功能化 |
| 1.5 石墨烯基气凝胶在水处理中的应用 |
| 1.6 研究目的与内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第2章 磁性碳纳米球/石墨烯复合气凝胶的制备及其吸附性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与仪器 |
| 2.2.2 实验步骤 |
| 2.2.3 形貌、结构与基本性能表征 |
| 2.2.4 吸附性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 制备工艺参数优选 |
| 2.3.2 形貌与结构 |
| 2.3.3 力学性能 |
| 2.3.4 吸附性能 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 氨基功能化氧化石墨烯气凝胶的制备及其吸附性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料与仪器 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.2.3 形貌、结构与基本性能表征 |
| 3.2.4 吸附性能和再生性能测试 |
| 3.2.5 理论计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 制备工艺参数优选 |
| 3.3.2 形貌与结构 |
| 3.3.3 力学性能 |
| 3.3.4 静态吸附性能 |
| 3.3.5 固定床柱吸附性能 |
| 3.3.6 吸附机理 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 中空碳纳米球/石墨烯复合气凝胶的制备及其吸附性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料与仪器 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.2.3 形貌、结构与基本性能表征 |
| 4.2.4 静态吸附和固定床柱吸附测试 |
| 4.2.5 电化学辅助吸脱附性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 制备工艺参数优选 |
| 4.3.2 结构及热稳定性 |
| 4.3.3 力学与电学性能 |
| 4.3.4 静态吸附性能 |
| 4.3.5 固定床柱吸附性能 |
| 4.3.6 原位电化学再生 |
| 4.3.7 吸附机理 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、N_2在石墨表面物理吸附的研究（论文参考文献）
- [1]石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用[D]. 吴声豪. 浙江大学, 2021
- [2]二维金属-有机框架Ni3（HITP）2膜的制备及其气体分离[D]. 姜双双. 吉林大学, 2021(01)
- [3]单原子和双原子催化剂催化CO氧化的理论研究[D]. 罗明明. 江西理工大学, 2021(01)
- [4]基于稠杂环吲哚分子修饰的石墨烯的制备及其电容性能研究[D]. 许立明. 江西科技师范大学, 2021
- [5]Ni/ZnO-石墨烯复合材料气体传感性质的理论研究[D]. 高朗. 哈尔滨工业大学, 2021
- [6]石墨二炔支撑的原子催化剂表面的氮还原电催化[D]. 徐永康. 南京师范大学, 2021
- [7]负载型镍基催化剂的制备及加氢性能研究[D]. 黄国强. 西安石油大学, 2021(09)
- [8]基于结构设计的锗烯电学性质调控机理的模拟研究[D]. 冷浩. 西安石油大学, 2021(10)
- [9]石墨烯基薄膜CO2/N2分离的机理探究[D]. 姜恩. 大连理工大学, 2021(01)
- [10]自支撑石墨稀基复合气凝胶的结构调控及其对水中有机污染物的吸附性能[D]. 康伟伟. 太原理工大学, 2021