化学工程专业开题报告范文模板：基于石墨烯催化剂的新型氢能源制备技术研究

**开题报告**

**一、研究背景与意义**

随着气候变化和能源危机的日益加剧，寻找可再生清洁能源已成为全球各国亟待解决的问题。氢作为一种高效、环保的能源形式备受关注，然而传统方法生产氢气存在着成本高、能耗大、排放污染等问题。因此，开发高效、绿色的新型氢能源制备技术成为当前研究的热点之一。

石墨烯作为一种新型碳材料，具有优异的导电性、导热性和化学稳定性，被广泛应用于催化剂领域。本研究旨在利用石墨烯制备新型催化剂，探索其在氢能源制备过程中的应用，为氢能源产业发展提供技术支持，具有重要的理论和实践意义。

**二、国内外研究现状**

国内外学者在氢能源制备领域开展了大量的研究工作，主要包括传统催化剂和新型材料催化剂的应用研究。目前，常见的氢气生产方法包括水电解、热解水蒸气重整等，但存在着能耗高、碳排放等问题。近年来，石墨烯催化剂作为新型材料备受关注，其在电解水制氢、甲醇重整等方面展现出良好的催化性能。然而，目前对于基于石墨烯催化剂的氢能源制备技术研究还相对较少，有待深入探讨和实验验证。

**三、研究内容与方法**

本研究将以石墨烯为基础材料，通过不同合成方法制备石墨烯复合催化剂，探索其在氢能源制备过程中的催化效果。研究内容主要包括石墨烯催化剂的制备工艺优化、催化剂表征与性能测试，以及催化机理的探索与解析。

研究方法主要包括物理化学实验方法和表征技术，如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等，以及氢气产率测试、循环伏安法等物理化学性能测试方法。通过系统的实验研究和数据分析，探索石墨烯催化剂在氢能源制备中的作用机理，为新型氢能源生产技术的开发奠定基础。

**四、预期研究成果**

通过本研究，预期可以获得以下成果：

1. 制备出具有优异催化性能的石墨烯复合催化剂；
2. 对石墨烯催化剂在氢能源制备中的催化机理进行深入探究；
3. 提出并验证新型氢能源制备技术，为氢能源产业提供技术支持。

**五、研究的创新性和实用价值**

本研究通过利用石墨烯等新型材料制备催化剂，结合实验和理论研究，将在氢能源制备领域探索新的研究方向，提高氢气生产效率，降低成本，减少环境污染，具有较高的创新性和实用价值。同时，本研究将为我国氢能源产业发展提供技术支持，推动清洁能源转型。

**六、研究计划与进度安排**

本研究计划分为以下几个阶段进行：

1. 文献查阅和研究背景理解（1个月）；
2. 石墨烯复合催化剂的制备与表征（3个月）；
3. 催化性能测试与性能优化（2个月）；
4. 数据分析与结论总结（1个月）。

计划在2年内完成以上研究内容，并撰写学位论文。

**七、参考文献**

[1] 张三，李四. 石墨烯复合催化剂的研究现状[J]. 化学工程学报，2019，37(1)：30-35.

[2] Wang, Y., Yang, Y., & Zhang, J. (2020). Graphene-based catalysts for hydrogen production: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 123, 109772.

以上为开题报告草稿，望指导。