摻雜石墨烯的制備及作為直接甲醇燃料電池陰極催化劑的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的一種,其具有能量轉(zhuǎn)化率高,環(huán)境污染小等特點(diǎn),是一種新型的綠色環(huán)保的發(fā)電方式。然而,由于目前DMFC催化劑多使用 Pt等貴金屬,使得催化劑的成本較高,同時(shí)在燃料電池的陰極會(huì)發(fā)生甲醇氧化而產(chǎn)生混合電位,降低催化劑的性能。本論文通過(guò)合成新型的摻雜石墨烯非貴金屬材料,將其應(yīng)用于燃料電池催化劑,極大地降低了催化劑的成本,且很好的避免了混合電位的產(chǎn)生,同時(shí)具備了良好的催化性能。主要內(nèi)容

2、如下:
　　1.采用Hummers法制備氧化石墨烯(GO),分別以水合肼和硼氫化鈉還原氧化石墨烯的方式,得到氮摻雜石墨烯(N-GN)和硼摻雜石墨烯(B-GN),對(duì)兩種摻雜石墨烯進(jìn)行紅外表征和電化學(xué)表征的結(jié)果顯示,N-GN在還原過(guò)程中,含氧官能團(tuán)被更好地除去,且催化氧氣還原活性更高。
　　2.以氧化石墨烯(GO)為碳載體,K3Fe(CN)6同時(shí)作為N源和Fe源,經(jīng)熱處理后構(gòu)建了新型Fe/N/C結(jié)構(gòu)的氧氣還原催化劑,通過(guò)傅立葉變

3、換紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)表征證明了這種非貴金屬催化劑中N元素和Fe元素的成功摻雜。采用循環(huán)伏安法(CV)和旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)技術(shù),研究其在堿性介質(zhì)中對(duì)氧氣還原反應(yīng)的電催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:Fe/N/C催化劑具有良好的電催化活性,在堿性溶液中的起始電位為-0.15V,同時(shí)有著良好的穩(wěn)定性和抗甲醇性能。
　　3.使用雙氰胺熱聚合得到g-C3N4并將其作為N源,以氧化石墨烯(GO)為碳載體, Co(NO3