单原子气凝胶材料的制备及其电催化OER性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 引言随着人口的增多和工业的发展，能源在人们的日常生活和经济发展中具有极其重要的地位，石油、天然气和煤炭等传统化石燃料是目前人类生产生活所需能量的主要来源，它们不可再生，但是这些资源却在近两百年的时间内被人类快速消耗，并且带来了严重的环境污染问题[1][2]。

因此，开发可再生的、绿色无污染的高效能源方式已成为当今社会的一个重大挑战。

近年来，从化石燃料发展为以清洁能源为基础的经济逐渐成为一种趋势，氢能来源广泛、能量密度高、无污染和零碳排放，被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源，在多种氢气制备方法中，立足于未来碳中性甚至负碳的电解水制氢，尤其是利用可再生能源的电解水制氢技术的工业化应用对推动氢能经济的发展具有重要的科学和社会意义[3]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一 课题要研究或解决的问题1 探索单原子气凝胶的温度、压力、各原料摩尔比等制备工艺参数对单原子气凝胶的微观结构及电催化性能的影响规律；2 对单原子气凝胶的电催化性能进行表征并调整优化工艺参数；3 借助DFT密度泛函理论对此电催化过程进行理论解释和分析。

二 采用的研究手段（途径）1、称取一定量的金属原料溶解于水中，配置成一定浓度的金属离子溶液备用；2、按一定比例量取金属离子溶液、氧化石墨烯水溶液和抗坏血酸，搅拌30 min后超声30 min，将配置好的混合溶液置于菌种瓶中，在90 ℃烘箱放置6 h，等待凝胶；3、将凝胶取出，用去离子水置换3天，每天3次，将置换好的凝胶冷冻干燥；4、将气凝胶进行高温热处理，热处理温度900 ℃，升温速率3 ℃/min，保温时间3 h，热处理气氛氮气，将热处理后的气凝胶浸泡于硝酸中，随后使用去离子水反复清洗随后80 ℃真空干燥12 h；5、结构表征，性能测试。