超臨界二氧化碳輔助石墨烯的制備、功能化及在燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯，即單層石墨，具有著獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的機(jī)械、熱學(xué)以及電學(xué)性質(zhì)。自發(fā)現(xiàn)以來，就引起了眾多領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。目前，在石墨烯的制備、修飾以及其在能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域如燃料電池上的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究。
　　 本文中，我們提出了一種新型的超臨界二氧化碳輔助的液相剝離法制備并修飾石墨烯的方法，然后研究了所得石墨烯作為Pt催化劑載體在直接甲醇燃料電池中(DMFCs)的應(yīng)用。
　　 首先利用超臨界二氧化碳為輔助手段，在液相中

2、利用芘及其衍生物（芘甲酸，芘丁酸和芘胺）對石墨進(jìn)行剝離。通過透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜（Raman）以及熒光光譜對所制備的石墨烯分散液進(jìn)行了分析表征。我們得到了高質(zhì)量的單層以及少層的非共價修飾的石墨烯。我們用基于范德華修正密度泛函理論(vdW-DFT2)研究了不同芘基衍生物在石墨烯表面和處于石墨烯間與石墨烯的相互作用能。結(jié)果表明芘及其衍生物能夠作為“分子楔”將石墨很好的剝離為石墨烯。我們還進(jìn)一步的

3、制備了石墨烯/金納米粒子復(fù)合材料，表明吸附在石墨烯上芘基衍生物能夠作為金納米粒子或者其他稀有金屬納米粒子的橋連劑。不同芘基衍生物非共價修飾的石墨烯在納米功能材料，納米反應(yīng)器和催化劑領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。
　　 我們用相同的方法，通過溶劑剝離膨脹石墨制備了芘胺非共價修飾的石墨烯納米片(PA-GNS)。然后，PA-GNS被用作鉑的載體材料，研究了PA-GNS/Pt納米復(fù)合材料在DMFCs中的潛在應(yīng)用。TEM圖像表明Pt納米粒子均勻分散在