石墨烯、碳納米管-聚酰亞胺修飾電極的制備與應用.pdf

1、以制備導電性好、穩(wěn)定性佳、綠色無污染、同時兼具催化與傳感性能的的新型修飾電極為目的，本碩士學位論在不導電的聚酰亞胺(PI)中分別摻入還原氧化石墨烯（rGO）或多壁碳納米管（MWCNTs），得到了導電的rGO/PI或MWCNT/PI基底電極；然后在該電極上采用不同電化學方法制備了幾種不同的納米復合材料，從而制得了在催化析氫、光電催化與傳感檢測方面有廣泛應用前景的修飾電極。工作中，采用欠電位沉積法（UPD）、電流~時間法曲線法（i~t）、脈

2、沖電沉積法（PED）以及循環(huán)伏安法(CV)制備了相應電極。采用掃描電鏡(SEM)、X射線光電子能譜（XPS）、X射線衍射(XRD)、開路電位~時間曲線法(OCP~t)等系統(tǒng)表征了所制備修飾電極的形貌、結構、催化與性能。主要內(nèi)容如下：
　　1. Pt@Te-rGO/PI修飾電極的制備及其在電化學催化析氫中的應用。本工作在rGO/PI基底電極上合成一種新型Pt@Te納米催化劑。首先，用電化學沉積方法在rGO/PI基底上沉積不同形貌、表

3、面積較大的Te，獲得了初級產(chǎn)物Te-rGo/PI。其次，基于在Te-rGo/PI直接用電化學沉積法制備Pt效率較低的問題，改用UPD法在Te-rGo/PI上沉積Pb，從而制得Pb@Te-rGO/PI過渡產(chǎn)物，該過渡產(chǎn)物保留了Te-rGo/PI形貌豐富、表面積較大的特點。最后，通過化學氧化置換法，采用H2PtCl6將Pb@Te-rGO/PI表面的Pb溶解繼而用Pt取代，制得了Pt@Te-rGO/PI復合物。Pt@Te-rGO/PI復合物因

4、預先沉積Te結構豐富、表面積較大的誘導作用，依然保留表面積較大的特點，從而降低了Pt的用量。最后，將Pt@Te-rGO/PI作為工作電極在0.5 mol/L H2SO4中研究了其催化析氫行為。與單獨Pt納米粒子催化劑相比，Pt@Te催化劑（實際組成為Pt@Te-rGO/PI）不但大大減少了Pt的用量而且擁有良好的HER活性和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)其析氫過電位可低至0.1 V，塔菲斜率為55 mV dec-1，意味著Pt@Te-rGO/PI的H

5、ER機理為Volmer-Heyrovsky過程。
　　2.脈沖電沉積法制備Cd-MoTe2-MWCNTs/PI修飾電極及其光電性能研究。采用PED法，在羧基化MWCNTs/PI表面制備了Cd修飾的MoTe2納米半導體，從而制得了Cd-MoTe2-MWCNTs/PI修飾電極。實驗中，首先使用CV法研究了Cd、Mo、Te單一組分的沉積電位，通過調(diào)節(jié)三種元素的沉積電位與時間，在MWCNTs/PI表面可以得到不同化學計量比的Cd-MoTe

6、2；在交替黑暗與光照條件下，用OCP~t法研究了Cd-MoTe2-MWCNTs/PI修飾電極的光電響應，結果表明Cd-MoTe2-MWCNTs/PI具有非常好的p型半導體性質；這種簡單的PED方法制備的Cd-MoTe2-MWCNTs/PI有望應用于薄膜太陽能電池以及其它光電化學反應電池的拓展。
　　3. CV法在rGO/PI表面制備CoOx及其對NaNO2檢測應用研究。采用CV法，在rGO/PI基底電極表面制備了納米半導體CoOx

7、，獲得表面結構為完美花瓣狀納米片（CoOx-rGO/PI）修飾電極，并用SEM、XRD、XPS、CV、i~t等方法對修飾電極進行了形貌特征、晶格結構、電化學行為等方面的表征；將所制備的CoOx-rGO/PI的修飾電極用于 NO2-的分析應用，發(fā)現(xiàn)該修飾電極對 NO2-的氧化反應具有良好的電催化活性，NO2-的氧化電流與濃度在20μM~1.55 mM（相關系數(shù)為0.9983）范圍內(nèi)呈現(xiàn)出較好的線性關系，NO2-的檢測限為0.03μM（S/