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氢能,因其轻的质量,燃烧值大且燃烧产物是水,不会造成环境污染,已被公认为最为理想的清洁燃料及能源载体。目前,寻找一种安全、高效、简便的储氢方法,仍然是氢能利用的关键问题。而电化学储氢方式能够满足常温常压下可逆的吸放氢,安全稳定,应用广泛。2004年问世的石墨烯,其独特的二维结构,奇特的电学性质,低的密度,巨大的比表面积,高的化学稳定性等,被认为是非常具有潜力的储氢材料。本论文利用直流电弧法,以纯的石墨作为电极,在不同的氢气压(0.03MPa,0.05MPa,0.07MPa)下制备了石墨烯材料,并进行XRD, TEM, Raman,FT-IR等一系列分析表征,研究了制备过程中氢气含量对石墨烯样品结构及电化学性能的影响。结构分析显示所制备的石墨烯样品具有少数层(10层左右),大的片层间距,含有丰富的褶皱存在。但不同氢气含量下制备的石墨烯结构存在差异,且氢气含量越多,制得的石墨烯片越大,层数越多,褶皱也更加丰富。同时结合电弧法制备纳米材料的机理,对氢气下石墨烯的形成机理进行了探讨。电化学性能测试采用三电极体系,石墨烯电极作为工作电极,研究其电化学储氢性能。结果显示：三种石墨烯电极(0.03MPa,0.05MPa,0.07MPa)的首次放电容量分别为：7.5mAh/g、107.6mAh/g、147.8mAh/g。且经过50个循环后,后两者的容量仍能保持在50%以上。同时结合CV曲线,对石墨烯电化学储氢机理进行了探讨。考虑到电弧法制备的石墨烯样品中往往会含有一些无定形碳、纳米碳颗粒等碳质杂质,本论文中设计了热处理工艺,对石墨烯进行了纯化。文中选择0.03MPa及0.07MPa氢气下制备石墨烯进行纯化研究。这两种经纯化后的石墨烯通过XRD、SEM进行结构和形貌的表征,发现经纯化后的石墨烯样品更加的纯净,碳质杂质明显减少。同时将纯化后的石墨烯制成电极片,研究了其电化学储氢性能。结果显示纯化后两种石墨烯电极的首次放电容量分别达到：87.6mAh/g、242.9mAh/g,与纯化前两者的首次放电容量相比,有大幅度的提高。且经50个循环后容量仍能维持在70%左右,与纯化之前的50%左右相比,展现出更加优良的电化学稳定性。