石墨烯基电催化剂的制备及性能研究

发布时间：2020-02-20 11:42

【摘要】：金属与石墨烯复合纳米材料的制备及应用的研究已成为目前石墨烯研究领域的重要课题。金属石墨烯复合纳米材料完美的结合了金属纳米材料和石墨烯材料的诸多优异特性,如金属纳米材料的高催化活性,石墨烯材料高的比表面积和良好的导电性等。石墨稀独特的优点还会对负载金属催化剂材料产生一定的协同效应,从而显著提高复合材料的整体性能。这使得金属石墨烯纳米复合材料在燃料电池氧还原、醇氧化、析氢、析氧等电化学催化领域都有着极好的应用前景。目前,制备石墨烯与金属复合纳米材料的方法众多,然而如何采用简单有效的方法制备出金属纳米粒子均匀负载的石墨稀复合纳米材料仍具有较大的挑战。在本论文工作中,我们简单高效的制备了石墨烯与钮/铁钇纳米、石墨稀与金属铬复合材料,着重研究了石墨烯与钮/铁钇纳米复合材料的电解水析氢性能,石墨稀与金属铬纳米复合材料的电解水析氧的催化性能。主要研究内容及结果如下:首先,利用化学沉积法简单高效的制备出了石墨烯与钮/铁钇、石墨稀与金属铬、纳米复合材料。然后,采用XRD、XPS、Raman、BET、SEM、TEM等表征手段对复合材料的物相结构、化学组成、比表面积及孔径分布、形貌等进行分析研究。利用旋转圆盘电极测试系统测试了两种石墨烯纳米复合材料的析氧、析氢性能,证明了石墨烯的负载使制得的复合物具有更好的催化活性和稳定性。也研究了石墨烯复合物的金属负载量对催化性能有很大的影响。结果表明,石墨烯与钮/铁钇纳米复合材料在电流密度10mA.cm-2时的析氢过电位仅有15mV,已达到Pt/C的催化性能;石墨烯与金属铬纳米复合材料在电流密度10mA.cm-2时的析氧过电位仅有320mV,性能已超过了目前析氧性能最好的IrO2。
【图文】：

ＥＤＸ－ＳＴＥＭ邋ｍａｐｓ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｅｌｅｍｅｎｔｓ，邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｖａｒｉｏｕｓ，邋（ｂ）邋Ｐｄ／ＹＦｅ0３／ＧＣ逡逑ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｔａｂｌｅ逡逑图３－３中为Ｐｄ／ＧＣ，Ｐｄ／ＹｚＯ＾Ｃ，邋Ｐｄ／ＹＦｅ０３／ＧＣ三种材料的ＸＲＤ图，图中逡逑１７逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋３－４邋（ａ）邋ＰｄＡｆＦｅ０３／ＧＣ邋ＸＰＳ邋ｓｐｅｃｔｒｉｕｎ，邋（ｂ）邋（ｃ）邋（ｄ）邋（Ｅ）邋（ｆ）邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｗｅｒｅ邋Ｐｄ，邋Ｆｅ，邋Ｙ，邋Ｃ，邋Ｏ逡逑ｅｌｅｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ逡逑图３－５．（ａ）为Ｐｄ／ＹＦｅ０３／ＧＣ的低温氮气环境下的吸脱附等温曲线，图中显逡逑示在相对分压Ｐ／ＰＧ小于０．２后增加速度比较快，证明样品中绝大多数为微孔，，Ｐ／ｐｏ逡逑在０．５？Ｌ０处出现了很明显的滞后环，这显然表明有一定的介孔结构。图３－５（ｂ）逡逑中知，孔径主要集中在ｌｎｍ－３ｍｒｉ还有３８ｎｍ－４０ｎｍ之间，所以材料中既有典型的逡逑微孔也有比较明显的中孔。逡逑２２逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;TB33

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;石墨烯相变研究取得新进展[J];润滑与密封;2009年05期

2 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

6 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

8 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

10 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱鹏程;石墨烯基电催化剂的制备及性能研究[D];广西大学;2017年

2 程美美;石墨烯和二硫化钼修饰电极的电化学检测及析氢效应研究[D];西北大学;2017年

3 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

5 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

6 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

7 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

8 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

9 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

10 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

本文编号：2581322