非共價鍵修飾石墨烯負載Pt的制備及性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有燃料易儲存及運輸、能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境污染少及便于攜帶等優(yōu)點,在電動汽車、電子設(shè)備電源等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。然而甲醇在陽極的動力學反應(yīng)速率緩慢成為制約DMFC商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)因素之一。石墨烯具有比表面積大、導電性能好等優(yōu)點,常被用作催化劑的載體材料。本文的主要工作是尋找新型催化劑載體,能有效改善Pt顆粒在載體上的分散,提高催化劑對甲醇氧化反應(yīng)的催化活性。
　　1.利用靜電吸附法將聚苯胺與石墨烯納米

2、片(GN)復合,再利用乙二醇液相還原法制備Pt/聚苯胺-石墨烯納米片(Pt/PANI-GN)催化劑,并考察了石墨烯納米片的厚度對催化劑電催化性能的影響。通過XRD、TEM及XPS考察了聚苯胺的用量對Pt/PANI-GN物理性能的影響,結(jié)果表明:催化劑Pt/PANI-GN的晶粒大小隨PANI用量增大而增大,Pt顆粒在載體上的分散性及Pt0/Pt2+的值均與聚苯胺的用量有關(guān)。循環(huán)伏安測試結(jié)果表明:催化劑Pt/PANI-GN對甲醇氧化反應(yīng)的電

3、流密度隨聚苯胺用量的增加呈先升高后降低的趨勢,并對產(chǎn)生這種差異的原因進行了初步探討。當PANI-GN(1~5nm)復合材料中聚苯胺的質(zhì)量分數(shù)為2％,催化劑Pt/PANI-GN對甲醇氧化反應(yīng)的催化效果最好,電流密度為108mA·(mg·cm)-1。文中還比較了原位聚合與靜電吸附兩種載體的制備方法對催化劑Pt/PANI-GN性能的影響。
　　2.用水熱還原氧化石墨烯的方法得到了石墨烯水溶膠,并制備了Pt/聚苯胺-石墨烯(Pt/PANI

4、-G),利用循環(huán)伏安測試考察了氧化石墨烯水溶液的濃度對催化劑性能的影響。結(jié)果表明:當氧化石墨烯水溶液的濃度為0.5mg·mL-1時,催化劑Pt/PANI-G-2電催化性能最好,電流密度為138mA·(mg·cm)-1。同時,通過XRD、TEM及XPS研究了催化劑Pt/PANI-G與Pt/石墨烯(Pt/G)的晶型、表面形貌及表面化學態(tài),結(jié)果表明:催化劑中Pt的晶型及晶粒大小受聚苯胺的影響不大,但Pt顆粒的分散性及Pt0/Pt2+的值與聚苯