《石墨烯的燃燒合成及其複合材料光電性能研究》是依託河南師範大學，由蔣凱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯的燃燒合成及其複合材料光電性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔣凱
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯具有單層或有限層結構及大的π-π共軛體系，因而具有優異的電子傳輸性能、透光能力以及較大的比表面積等特性，在光電功能材料方面具有很好的套用前景。較大規模高質量石墨烯的合成以及石墨烯的功能化研究還處在探索階段。芳香烴燃燒合成法已經成功用於富勒烯、碳納米管、平面分子及石墨化碳等sp2雜化類型碳材料的合成，課題組成員曾利用這種方法開展富勒烯的研究，在石墨烯合成方面做了可行的探索。本項目擬通過燃燒法，調控高溫下含碳活性物種的組裝合成石墨烯。將所合成石墨烯引入微米、亞微米分級結構多孔二氧化鈦中，用作染料敏化光伏電池陽極材料，改善電荷在陽極膜上的傳輸速度，減少電子複合幾率.另外，將石墨烯或石墨烯-Pt複合材料用作對電極材料，探討石墨烯在低成本、高催化性、電導性及穩定性對電極方面的套用性能。通過新型石墨烯基電極材料，改善電池光捕獲，電荷傳輸及界面催化能力，提高電池光伏效率。
結題摘要
本項目通過燃燒法與化學法合成石墨烯，並以石墨烯為基質衍生出一系列摻雜、複合材料，主要研究了這類材料在染料/量子點敏化光伏器件方面的套用性能。首先，研究了石墨烯基複合材料在染料/量子點敏化光伏器件光陽極材料方面的套用性能，石墨烯的引入能明顯提高複合光陽極材料的比表面積、染料吸附量和光捕獲效率，同時能有效提高光電子遷移率、減少光生電荷複合。在對電極方面，合成了一系列石墨烯基低Pt及非Pt對電極材料，石墨烯的引入能有效調控活性納米材料的粒徑，提高界面催化活性、降低內電路阻抗。製備的N摻雜石墨烯材料具有豐富的褶皺、高比表面積、大量的活性位點及良好的表面潤濕性，作為對電極能提供高電化學活化面積，從而提升交換電流密度和擴散電流密度。同時，合成了一系列異質元素摻雜石墨烯、石墨烯量子點以及生物質碳材料，研究了這類材料在超級電容器方面的套用性能，所製備的石墨烯基材料以及碳材料具有高比表面積、多級孔結構、高雙電層電容，其表面異質元素同時能提供較高贗電容，因而能全方位提高了器件的比容、倍率和循環性能。
