Direct synthesis of 2D/3D carbon hybrid material and its application

Abstract

Die Ziele dieser Thesis sind die Entwicklung sowie Synthese von sp2-hybridisierten Kohlenstoffmaterialien, welche entweder intrinsisch aktiv sind oder die Fähigkeit aufweisen eine katalytisch aktive Kohlenstoffspezies zu begünstigen. Um diese Zielsetzungen zu erreichen, wurde Graphen, das eine zweidimensionale, wabenförmige Gitterstruktur aus sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen aufweist, mittels chemischer Gasphasenabscheidung (engl.: chemical vapour deposition CVD) auf Kupferfolie synthetisiert. Außerdem wurden in dieser Thesis die experimentellen Ergebnisse mit Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen (engl.: density functional theorie DFT) kombiniert, um die relevanten Mechanismen zu erforschen. Auf diesen Erkenntnissen können zukünftige Bemühungen zur Entwicklung von katalytisch aktiven und stabilen Materialien der zukünftigen Energiespeicherung und -wandlung aufbauen.

The synthesis and development of sp2 carbon nanomaterials that are either intrinsically active or have the ability to anchor to a catalytically active carbon component are the aims of this thesis. To achieve these goals, graphene, a two-dimensional honeycomb lattice of sp2-bonded carbon atoms, has been synthesized over a Cu foil via the chemical vapour deposition (CVD) method. Moreover, density functional theory (DFT) calculations paired with experimental results were conducted in this thesis to investigate the relevant mechanism, which will guide future endeavours to develop both catalytically active and stable materials for next-generation energy storage and conversion to some extent.