脫鹵反應制備新型碳材料及其析氫性能研究.pdf

1、碳元素因其獨特的電子軌道特性使得其具有非常多樣的成鍵雜化形式，因此碳元素可以構建從零維到三維性能各異的材料。近年來，制備碳材料的方法層出不窮，同時其性能的研究，尤其是在能源相關領域的應用研究越來越多。針對碳材料硬度、光學特性、導電性、表面與界面特性等方面的優(yōu)異性能，該論文通過對含鹵素碳源在各種不同條件下的堿性脫鹵反應來制備新型碳納米材料，并對其電子結構及性能進行了一定的研究，同時也通過第一性原理研究了室溫堿性脫鹵反應的機理。主要工作如下

2、:
　　1.通過密度泛函理論研究室溫強堿脫鹵反應機理。在室溫下通過強堿性脫鹵反應制備碳材料，以高度鹵化的高分子材料PVDC為碳源，通過手動研磨即可完成碳化，且部分未環(huán)化的碳位點有著較高的活性，可與雜原子建立連接來實現(xiàn)摻雜碳材料的制備。我們通過2，2-二氯丁烷來代替長鏈PVDC，通過高斯軟件模擬PVDC的脫氯及摻雜機理。計算結果表明，在室溫下PVDC在堿性作用下分兩步脫鹵，其能壘分別為1.38kcal/mol和11.69kcal/m

3、ol。我們用NH3來模擬雜原子摻雜，其反應能壘為36.99kcal/mol。
　　2.利用脫鹵反應將NP成功摻入碳鏈中并焙燒得到NP摻雜C3N4。利用溶劑熱法使六氯環(huán)三磷腈與三聚氰胺在一定條件下發(fā)生脫鹵反應來實現(xiàn)制備NP摻雜的碳材料，通過高溫煅燒來實現(xiàn)其光電催化分解水析氫的目的。理論計算發(fā)現(xiàn)NP摻雜使C3N4帶隙變小，光譜響應范圍增加，載流子傳輸速率增強，實驗測試結果表明NP摻雜C3N4相對于純氮化碳，其光響應電流大幅度提升，帶隙