石墨烯基電催化劑的制備及性能研究.pdf

1、金屬與石墨烯復(fù)合納米材料的制備及應(yīng)用的研究已成為目前石墨烯研究領(lǐng)域的重要課題。金屬石墨烯復(fù)合納米材料完美的結(jié)合了金屬納米材料和石墨烯材料的諸多優(yōu)異特性，如金屬納米材料的高催化活性，石墨烯材料高的比表面積和良好的導(dǎo)電性等。石墨稀獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)還會(huì)對(duì)負(fù)載金屬催化劑材料產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng)，從而顯著提高復(fù)合材料的整體性能。這使得金屬石墨烯納米復(fù)合材料在燃料電池氧還原、醇氧化、析氫、析氧等電化學(xué)催化領(lǐng)域都有著極好的應(yīng)用前景。目前，制備石墨烯與金屬復(fù)合

2、納米材料的方法眾多，然而如何采用簡(jiǎn)單有效的方法制備出金屬納米粒子均勻負(fù)載的石墨稀復(fù)合納米材料仍具有較大的挑戰(zhàn)。在本論文工作中，簡(jiǎn)單高效的制備了石墨烯與鈀/鐵釔納米、石墨稀與金屬鉻復(fù)合材料，著重研究了石墨烯與鈀/鐵釔納米復(fù)合材料的電解水析氫性能，石墨稀與金屬鉻納米復(fù)合材料的電解水析氧的催化性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:首先，利用化學(xué)沉積法簡(jiǎn)單高效的制備出了石墨烯與鈀/鐵釔、石墨稀與金屬鉻、納米復(fù)合材料。然后，采用XRD、XPS、Raman

3、、BET、SEM、TEM等表征手段對(duì)復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、比表面積及孔徑分布、形貌等進(jìn)行分析研究。利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了兩種石墨烯納米復(fù)合材料的析氧、析氫性能，證明了石墨烯的負(fù)載使制得的復(fù)合物具有更好的催化活性和穩(wěn)定性。也研究了石墨烯復(fù)合物的金屬負(fù)載量對(duì)催化性能有很大的影響。結(jié)果表明，石墨烯與鈀/鐵釔納米復(fù)合材料在電流密度10mA·cm-2時(shí)的析氫過電位僅有15mV，已達(dá)到Pt/C的催化性能;石墨烯與金屬鉻納米復(fù)合材料在