先进功能二维材料的制备表征及其在能源转化方面的应用化学工程与技术专业论文.docxVIP

摘要碳平衡。基于这个原因，如何设计并开发新的催化材料实现有效的 摘要 碳平衡。基于这个原因，如何设计并开发新的催化材料实现有效的 CO：气体减排并重新利用生成液体燃料，也成为了必威体育精装版基础研究的 前沿热点。 本文的主要内容是利用先进功能材料来实现可再生能源的能源 转化，并且达到环境友好的目的。主要工作如下： 1．设计并合成了基于小分子廉价染料靛蓝的先进功能化二维 有机共轭光电材料，实现了基于廉价靛蓝有机光伏小分子的制备表 征，并同时实现产物的可溶性及反应的可控性，该种二维分子调控 策略实现了在有机小分子中很难实现的从300 nm到750 nm可见光 范围的全光谱高效吸收，这‘一策略为有机光电材料的设计在方法学 上提供了全新的思路； 2．合成了具有先进功能化兀电子体系的二维定向具有光电活性 的共价有机框架材料(Covalent organic frameworks--COFs)薄膜。 以典型的COF，LZUl．COF为例，详细的研究了不同因素对薄膜生 长过程的控制，包括薄膜晶体在不同生长时间、不同单体浓度和不 同衬底的对比等影响因素。并利用掠入射广角X一射线散射 (GIWAXS)测试薄膜的内部结构。首次揭示了COFs薄膜生长过程 的，并通过化学掺杂提高了材料的导电性，为材料在有机光电转化 中的应用提供了基础； 3．利用先进功能化材料——氮掺杂二维石墨烯(N—graphene)电 催化还原CO：为液体燃料，实现大气中CO：的减排问题，并同时可 以催化转化为可利用的能源。首次利用合成的非金属氮掺杂石墨烯 II 万方数据 摘要催化剂的在水电解质中电催化还原二氧化碳生成甲酸，反应中可以 摘要 催化剂的在水电解质中电催化还原二氧化碳生成甲酸，反应中可以 在相当低的过电压条件下实现选择性明显的提高，电流密度增加， 稳定性提高等性能。实现了非金属催化剂N．graphene电催化还原 C02为甲酸，在．0．78 V过电压的情况下转化率为73％的高效转化。 关键词：能源转化，光电转化，电化学催化，先进功能材料，有机 小分子光伏材料，共价有机框架材料，石墨烯，二氧化碳还原 III 万方数据 AbstractTHE Abstract THE PREPARATIoN AND CHARACTERIZATIoN oF ADVANCED FUNCTloNAL 2D MATERIALS AND THEIR APPLICATIoNS oN ENERGY CoNVERSIoN ABSTRAC T In the past two or three decades，the global demand of fossil fuels increased quikly due to the rapid development of modem industry， leading to the energy and environmental problems more and more seriously．Therefore，seeking alternatives to fossil fuels becomes a major problem in the world． Due to the excellent physical and chemical properties， two．dimensional materials become hot materials in research areas such as energy storage，chemical catalysis，and optoelectronic devices． By simulating photosynthesis，sustainable energy could achieve reusable by photoelectric conversion technology，which transmits solar energy into electrical energy．Currently，among all the photoelectric conversion materials，the solar energy conversion technology based on inorganic materials has been relatively mature．Because of requiring hi曲ly purity materials，high manufacturing costs and causing liquid wastes，this technology has great difficulties on mass production．For