具可控性之功能化石墨烯:新穎合成、型態組裝及其在儲能與能源轉換之應用(1/3)

本計畫研究具形態可控性之石墨烯，包含可控之結構、官能基團、邊界態、異質改質。這些特性會影響石墨烯許多基礎的界面特性並對後續的各領域實際應用有重要影響，特別是能解決長久以來各種奈米能源材料或石墨烯無法實際應用於儲能元件的缺失，如低能量密度與穩定性。本計劃提出新穎的合成方法、分析技術、組裝電極結構、功能化奈米觸媒等，期望於三年的研究歷程於多功能化石墨烯於能源應用的開展或突破侷限。研究內容第一年為石墨烯邊界態的功能化可控性之研究，包含: 建立合成規則性邊界態/官能基團可控性之新穎製程、邊界態臨場異質原子改質之製程建立、石墨烯超強附著力與防腐蝕效能增強。第二年主題為邊界型態可控石墨烯於儲能的機制的研究與效能評估，包含: 邊界選擇性改質與官能基對電解質與電子/離子傳導的模型建立、人工SEI膜於鋰金屬電極的效能與穩定性研究探討、低溫快速製備石墨烯核殼結構建立、發展可達高能量密度的石墨烯新穎電極結構。第三年主題為多形態石墨烯異質材料複合之前瞻觸媒研究評估，包含: 電泳沉積於臨場高方向性排列之氟化石墨烯功能複合材料、超快熱製程於合成均質之單原子觸媒的新方法、發展3D架構之石墨烯複合觸媒於電產氫之研究、共摻雜異質改質石墨烯的觸媒特性與應變增強觸媒活性、參雜異質原子於硫化鉬觸媒的穩定性增強。