铂基/多孔石墨烯材料对甲醇电催化氧化的性能研究

发布时间：2021-04-30 08:37

　　直接甲醇燃料电池具有装置简单、加料方便、能量密度高等优点，近几年已经得到商业化的应用，推动了新能源装置的研发进度。其电池的性能主要取决于其电化学催化剂，而其载体材料直接影响着催化剂催化性能。目前催化剂主要以负载型铂基材料为主，其载体材料多为碳材料。碳载体材料具有较高的比表面积便于催化剂的担载，同时具有优异的电导性与稳定性促进其电化学反应的进行。目前已有许多研究通过载体碳材料的改性与功能化来提高催化剂的催化性能。具有三维多孔结构的石墨烯比表面积较高，其具有大量的吸附位点有利于催化剂的担载并可以促进电解质的流动。因此，本文以锌箔为还原剂制备的石墨烯与氧化石墨烯进行对比，研究了锌箔还原石墨烯的可行性，并采用锌箔与纳米镍两种不同的还原剂制备了具有三维多孔结构的石墨烯载铂纳米催化剂。本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨，将其制备成的氧化石墨烯溶液以锌箔为还原剂，一步实现了氧化石墨烯与氯铂酸的还原，制备了具有孔道结构的石墨烯载铂催化剂（Pt/RGO）。利用扫描电镜与透射电镜对其结构形貌进行了观察，通过循环伏安法与计时电流的测试分析了其还原温度与时间对其催化活性及稳定性的影响，发现其在室温下... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 文献综述
    1.1 燃料电池
        1.1.1 燃料电池概况
        1.1.2 燃料电池分类
    1.2 直接甲醇燃料电池（DMFC）
        1.2.1 直接甲醇燃料电池工作原理
        1.2.2 直接甲醇燃料电池的发展
        1.2.3 直接甲醇燃料电池面临的问题与挑战
    1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展
        1.3.1 Pt基电化学催化剂在DMFC中应用
        1.3.2 铂基电化学催化剂的制备方法
    1.4 碳材料在催化剂载体中的应用
        1.4.1 石墨烯的制备方法
        1.4.2 石墨烯三维化
        1.4.3 石墨烯掺杂
    1.5 本文选题意义与研究内容
第二章 实验材料与研究方法
    2.1 实验药品与实验仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器及测试设备
    2.2 样品表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜分析（SEM）
        2.2.2 拉曼光谱(Raman)
        2.2.3 傅里叶红外光谱（FTIR）
        2.2.4 X射线光电子能谱仪（XPS）
        2.2.5 X射线衍射
        2.2.6 紫外-可见光分析(UV-vis)
        2.2.7 透射电镜
    2.3 催化剂的电催化性能测试方法
第三章 锌还原多孔石墨烯的制备及表征
    3.1 实验部分
        3.1.1 氧化石墨烯的制备
        3.1.2 锌还原氧化石墨烯
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 红外光谱表征
        3.2.2 拉曼光谱表征
        3.2.3 X射线衍射分析
        3.2.4 X射线电子能谱分析
        3.2.5 热重分析
        3.2.6 扫描电镜形貌分析
    3.3 小结
第四章 锌还原制备Pt/RGO及其对甲醇氧化的催化性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 不同温度锌还原石墨烯载铂
        4.1.2 不同时间锌还原石墨烯载铂
        4.1.3 样品铂含量的测定
        4.1.4 工作电极的制备
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 铂含量的测定
        4.2.2 R-Pt/RGO与商业Pt/C催化性能的比较
        4.2.3 不同还原温度下Pt/RGO的电化学催化性能
        4.2.4 不同还原温度下Pt/RGO的电化学催化性能
    4.3 小结
第五章 纳米镍还原氧化石墨烯两步法制备石墨烯载铂
    5.1 实验部分
        5.1.1 纳米镍的制备
        5.1.2 纳米铂的制备
        5.1.3 纳米Ni还原石墨烯载铂
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 Pt/RGO与 Pt/C的催化性能比较
        5.2.2 不同铂含量Pt/RGO的电化学催化性分析
    5.3 小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超声辅助镍粉绿色还原制备石墨烯[J]. 王博,李松梅,刘建华,于美,安军伟.  材料工程. 2014(01)
[2]氧化石墨烯还原方法的研究进展[J]. 吴婕.  化工进展. 2013(06)
[3]直接甲醇燃料电池在笔记本电脑中的应用[J]. 张健,尹鸽平,赖勤志.  电池工业. 2007(03)
[4]甲醇在欠电位沉积Ru修饰Pt电极上的催化氧化[J]. 李兰兰,魏子栋,严灿,罗义辉,尹光志,孙才新.  物理化学学报. 2007(05)
[5]燃料电池——新的绿色能源[J]. 崔爱玉,付颖.  应用能源技术. 2006(07)
[6]直接甲醇燃料电池的研究进展及关键问题[J]. 戚志东,朱新坚,曹广益.  能源技术. 2004(02)
[7]直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂研究的新动向[J]. 陈胜洲,董新法,林维明.  化工进展. 2003(05)



本文编号：3169190