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新型石墨烯基纳米复合材料的制备及其在催化析氢和超级电容器中的应用的开题报告
一、选题背景及意义：
近年来，石墨烯作为一种新型的二维材料受到了广泛的关注，因为它具有独特的电子传输性能、机械性能和化学性能。与此同时，纳米复合材料也成为了研究的热点，它具有优异的力学性能、导电性能、光学性能等，并能够将两种或两种以上的结构和功能优势集成在一个材料中，为多个领域的应用提供了广阔的可能性。
在这样的背景下，石墨烯基纳米复合材料的制备和应用成为了当前的一个重要研究方向。其中，研究其在催化析氢和超级电容器中的应用具有很大的意义。催化析氢是目前解决环境和能源问题的一个重要方向之一，而高性能超级电容器也被广泛应用于能量存储和传输领域，因此，石墨烯基纳米复合材料的应用将为这两个领域提供新的思路和技术手段。
二、研究内容：
本次研究的目的是制备一种具有优异催化析氢和超级电容器性能的石墨烯基纳米复合材料，并研究其结构、性能及应用。
具体来说，研究内容包括以下几个方面：
1、制备方法：通过化学还原法、水热法等方法制备石墨烯基纳米复合材料，探究不同制备方法对材料性能的影响。
2、结构表征：利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等方法对所制备的材料进行结构和形貌表征，并研究其晶体结构、比表面积等性质。
3、催化析氢性能研究：采用旋转电极法、电化学阻抗谱等方法研究所制备的材料在催化析氢反应中的性能，并比较其与其他材料的性能差异。
4、超级电容器性能研究：采用循环伏安、恒流充放电等方法研究所制备的材料在超级电容器中的性能，并比较其与其他材料的性能差异。
三、研究意义：
本次研究的成果将具有以下几个方面的意义：
1、制备优异性能的石墨烯基纳米复合材料，为石墨烯及纳米复合材料在催化和电化学领域应用提供新思路和技术手段。
2、探究不同制备方法对石墨烯基纳米复合材料性能的影响，为石墨烯相关材料的制备方法提供参考。
3、研究石墨烯基纳米复合材料在催化析氢和超级电容器中的应用，为这两个领域的研究和应用提供新思路和技术支持。
四、预期结果：
预计本研究将制备一种性能优异的石墨烯基纳米复合材料，并研究其结构、催化析氢性能和超级电容器性能等方面的性质和应用。预期结果包括：
1、制备一种结构合理、形貌均匀、性能优异的石墨烯基纳米复合材料。
2、发现不同制备方法对石墨烯基纳米复合材料性能的影响，并得到一些结构优化的建议。
3、研究石墨烯基纳米复合材料在催化析氢和超级电容器中的性能，确定同时具有优异性能的石墨烯基纳米复合材料。
五、研究方法：
本次研究采用化学还原法、水热法等方法制备石墨烯基纳米复合材料。其中，化学还原法采用还原剂还原氧化石墨烯，水热法将石墨烯和纳米材料在高温高压条件下反应得到石墨烯基纳米复合材料。得到的样品将利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等方法进行结构和形貌表征，并利用旋转电极法、电化学阻抗谱、循环伏安、恒流充放电等方法研究其催化析氢和超级电容器性能。
六、研究难点及可行性分析：
本次研究主要难点在于制备一种结构合理、形貌均匀、性能优异的石墨烯基纳米复合材料，并研究其在催化析氢和超级电容器中的应用，需要对材料的制备方法、结构和性能进行综合分析。但是，这些难点可以通过合适的制备方法、表征技术和研究手段得到解决，因此具有较高的可行性。
七、研究进度安排：
阶段一：文献调研和材料准备
阶段二：制备石墨烯基纳米复合材料并进行结构和形貌表征
阶段三：研究石墨烯基纳米复合材料在催化析氢中的应用
阶段四：研究石墨烯基纳米复合材料在超级电容器中的应用
阶段五：数据处理和结果分析
阶段六：撰写论文
以上工作共计预计耗时2年，2022年7月完成。