石墨烯材料的制備及其在直接甲醇燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯作為一種新型的直接甲醇燃料電池催化劑載體，由于其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，由單層的碳原子緊密堆積而形成二維蜂窩狀的晶格結(jié)構(gòu)，具有巨大的比表面積和優(yōu)越的電導(dǎo)及熱導(dǎo)等性質(zhì)，受到了國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。本論文首先采用氧化石墨還原法制備石墨烯，然后對石墨烯進(jìn)行修飾改性制備功能化石墨烯，最后將兩種石墨烯材料和商業(yè)的碳黑用作燃料電池催化劑載體，制備石墨烯載Pt催化劑和碳黑載Pt催化劑，研究它們作為直接甲醇燃料電池陽極催化劑的性能。主要研究工作如下：

2、r>　　1、采用氧化石墨還原法制備石墨烯。首先以鱗片石墨為原料采用改進(jìn)Hummers法制備氧化石墨，然后用NaBH4還原氧化石墨烯水溶液，最后通過真空冷凍干燥方式干燥所得到的石墨烯樣品以制備出少層的石墨烯（Graphene）。對真空冷凍干燥石墨烯樣品過程進(jìn)行分析，及利用SEM、FESEM、AFM、FT-IR、UV-vis、XRD、Raman和TGA對所得材料進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明，真空冷凍干燥有效地防止了石墨烯在干燥過程中團(tuán)聚堆垛成大塊

3、體石墨，得到了細(xì)粉末狀的褶皺的片層結(jié)構(gòu)的少層石墨烯。
　　2、采用水溶性有機(jī)分子8-羥基-1,3,6-芘三磺酸三鈉（PyS）對石墨烯（Graphene）進(jìn)行π-π相互作用功能化，制備片層表面帶有磺酸基團(tuán)的功能化石墨烯（PyS-Graphene）。利用FESEM、AFM、FT-IR、XRD和Raman對所得材料進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明，通過PyS分子的芘芳香環(huán)平面與石墨烯片層平面之間的強(qiáng)π-π相互作用，我們成功地合成了帶有磺酸基團(tuán)的P

4、yS-Graphene，其結(jié)構(gòu)與石墨烯的類似為褶皺的片層結(jié)構(gòu)。
　　3、首先采用雙微乳液法制備Pt納米顆粒，然后將它們分別負(fù)載于商業(yè)的碳黑（C）及我們所制備的石墨烯及其功能化材料上，合成Pt/C、Pt/Graphene和Pt/PyS-Graphene催化劑。利用XRD和TEM表征催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌，通過循環(huán)伏安法研究催化劑的性能。研究結(jié)果表明，Pt/Graphene和Pt/PyS-Graphene催化劑較Pt/C催化劑具有更高的甲