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氢气因为其能量密度高且环境友好而被认为是一种很有前景的化石燃料替代品。电解水是一种可持续的制氢方式。因而,它是目前最具前景的制氢方法。使用单一材料作为电解水制氢的催化剂会因为材料某些自身不足而无法获得满意的电化学性能。因此,综合多种不同材料优点的纳米复合材料是当今的研究热点。本论文以还原氧化石墨烯(RGO)水凝胶作为基体,采用水热及热处理的方法合成出石墨烯基纳米复合材料以改进其电化学性能。研究结果如下:(1)将水热制得的RGO水凝胶与三聚氰胺充分混合,然后在550 ℃下煅烧得到RGO/g-C3N4二元复合材料。对材料进行电化学表征,在0.5 M的H2SO4中其起始过电位约为110 mV,Tafel斜率为91 mV dec-1,电流密度为10 mA cm-2时的过电位为245 mV,均远远低于单独的RGO及g-C3N4,说明该复合材料具有较好的析氢催化性能。经过2000次循环后材料的线性极化曲线变化很小,表明该材料具有良好的电化学稳定性能。(2)利用改良的Hummers法制备出氧化石墨(GO),然后将GO与制备的g-C3N4纳米片混合利用水热法制得还原氧化石墨/g-C3N4(RGO/g-C3N4)二元复合水凝胶。再将该水凝胶作为基体在水热条件下负载CoS2纳米粒子,得到具有三维多孔结构的RGO/g-C3N4/CoS2三元复合材料。电化学测试结果表明,当GO的量一定且g-C3N4与CoCl2·6H20质量比为1:10时,复合材料显示出最优异的电化学性能。在0.5 M H2SO4溶液中其起始过电位为70 mV,Tafel斜率为41 mV dec-1,电流密度为10 mAcm-2时的过电位为175 mV,经过1000次循环后极化曲线变化较小,表明RGO/g-C3N4/CoS2三元复合材料具有良好的催化析氢性能和稳定性。(3)将RGO水凝胶超声分散于1 M的HC1中,再加入一定量的苯胺单体,原位聚合得到RGO/PANI复合材料。再将充分吸收硝酸钴溶液后的RGO/PANI复合材料干燥后于管式炉中煅烧,制备出RGO/Co-C-N复合材料。电化学测试结果表明,RGO/Co-C-N复合材料在0.5 M的H2SO4中的起始析氢过电位约为80 mV,在电流密度为10 mA cm-2时的过电位为235 mV,且在循环2000次后极化曲线的变化几乎可忽略不计,表明材料具有优异的催化性能及循环稳定性。