石墨烯基復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)催化性能研究.pdf

1、直接醇類燃料電池是綠色高效清潔能源，成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，如何提高能量轉(zhuǎn)換效率與利用率，其核心部件為陽(yáng)極催化劑層，而該催化劑材料是研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。自從石墨烯材料問(wèn)世以來(lái)，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用被不斷拓展，由于其極大的比表面積與優(yōu)異的電導(dǎo)性能，使其成為了電池催化劑載體材料的首選。一直以來(lái)，燃料電池的常用催化劑為Pt等貴金屬材料，具有較好催化效果的同時(shí)也存在著諸多問(wèn)題。如何尋找廉價(jià)易得的納米金屬材料催化劑，如何簡(jiǎn)便的得到性能良好且穩(wěn)定的石墨

2、烯基金屬?gòu)?fù)合材料，就是本論文的研究重點(diǎn)。
　　本文嘗試用兩種常用方法與一種特殊的復(fù)合材料制備方法制備石墨烯/鎳基復(fù)合材料。首先對(duì)前驅(qū)材料氧化石墨烯的制備進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)在未加入硝酸鈉的實(shí)驗(yàn)組得到的氧化石墨烯片層質(zhì)量較高，透光性也較好。隨后通過(guò)配置鍍液溶液，利用傳統(tǒng)的化學(xué)鍍方法在磺化石墨烯的表面進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理，該方法得到的化學(xué)鍍復(fù)合材料形貌規(guī)整，納米鎳顆粒尺寸均勻分布且形貌較好，但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為復(fù)雜；采用一種簡(jiǎn)便的原位還原方法制

3、備石墨烯鎳基復(fù)合材料，關(guān)鍵在于還原劑種類的選擇以及表面活性劑的加入量，分別選用氧化石墨烯常見(jiàn)的還原試劑，水合肼、硼氫化鈉、碘化氫試劑，研究發(fā)現(xiàn)三種還原劑對(duì)氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)的還原機(jī)理不同，得到的最終產(chǎn)物形貌差異較大，對(duì)比發(fā)現(xiàn)原位還原法中硼氫化鈉是最適合的還原試劑；十二烷基苯磺酸鈉作為常用的表面活性劑可以提高石墨烯表面的親水性以及潤(rùn)濕性，有利于進(jìn)一步的復(fù)合材料的制備，但十二烷基苯磺酸鈉呈油性，加入量過(guò)多，會(huì)使得樣品形貌變差；鎳離子

4、在堿性條件下會(huì)與水合肼發(fā)生反應(yīng)生成一種絡(luò)合物材料[Ni(N2H4)3]2+，繼續(xù)反應(yīng)生成鎳，在得到還原石墨烯的同時(shí)與鎳發(fā)生復(fù)合，該方法簡(jiǎn)單易于重復(fù)，而且復(fù)合材料的形貌良好。將后兩種方法得到的樣品配置成納米催化劑涂層材料，利用三電極電化學(xué)工作站，選擇循環(huán)伏安測(cè)試以及時(shí)間電流測(cè)試，在醇類的堿性溶液中對(duì)樣品的催化氧化醇類能力進(jìn)行測(cè)試表征。結(jié)果表明，兩種方法制備的石墨烯納米鎳復(fù)合材料在常溫下可以有效的催化氧化甲醇、乙醇。其中，原位還原法初始鎳鹽