二維納米材料電催化性能的理論研究.pdf

1、2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈-蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因發(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這一發(fā)現(xiàn)，激起科研工作者對(duì)石墨烯研究的興趣，使其成為納米材料領(lǐng)域最為耀眼的新星。石墨烯是一種只有一個(gè)原子厚度的二維材料，是C原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。理想的石墨烯是無(wú)限大的，這種二維材料大平面結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生褶皺、起伏等等結(jié)構(gòu)缺陷，因此，近年來(lái)科學(xué)工作者向著石墨烯摻雜改性、石墨烯不同形態(tài)衍生物（如石墨烯納米帶）、類(lèi)石墨烯二維

2、(2D)層狀材料（如過(guò)渡金屬二硫化鉬）等方向進(jìn)行研究。
　　在本論文中，主要研究了吡啶衍生物/石墨烯納米復(fù)合材料和N摻雜的單層MoS2對(duì)于燃料電池中的ORR催化性能，其結(jié)果如下:
　　(1)石墨烯納米帶的邊緣位點(diǎn)可以有效地穩(wěn)定吡啶衍生物，并且錨定的嘧啶顯示更好的ORR催化活性和更有效的4e電子還原途徑。因此，吡啶衍生物/石墨烯納米復(fù)合材料因具有良好的穩(wěn)定性，高效率和可調(diào)催化活性，因此對(duì)于促進(jìn)氧還原有很好的前景。
　　(

3、2)將摻雜雜原子（N和P）摻入到MoS2單層的基底平面中檢查其穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)，探索其對(duì)ORR的催化性能。我們的計(jì)算表明，N摻雜的MoS2單層在酸性條件下具有優(yōu)良的ORR催化活性。
　　本文研究結(jié)果表明，吡啶衍生物/石墨烯納米復(fù)合材料是一種具有高效率和可調(diào)諧的活性的一類(lèi)新型無(wú)金屬ORR電催化劑;N摻雜的MoS2單層在酸性條件下具有優(yōu)良的ORR催化活性。希望我們的研究可以啟發(fā)更多的實(shí)驗(yàn)和理論研究來(lái)開(kāi)發(fā)其他種類(lèi)的N摻雜的二維納米材料的