非貴金屬-石墨烯復(fù)合材料的制備及其氧還原催化性能研究.pdf

1、陰極氧還原反應(yīng)是制約燃料電池、金屬-空氣電池等發(fā)展的主要因素，目前陰極氧還原催化活性最好的是貴金屬鉑（Pt），但Pt資源稀少、成本昂貴、穩(wěn)定性和抗毒性有限，這阻礙了它的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。因此，研究高效、廉價(jià)、穩(wěn)定的陰極氧還原催化劑來替代Pt具有非常重要的意義，其中非貴金屬氧還原催化劑是一種很有前景的研究方向。
　　本文采用了不同方法制備出了多種基于非貴金屬（氫氧化物、氧化物或單質(zhì)）/石墨烯的復(fù)合納米材料，采用電化學(xué)研究方法結(jié)合其它物

2、理化學(xué)表征方法對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和氧還原性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)通過實(shí)驗(yàn)條件的控制，分別合成了?/γ-FeOOH/GO、?-FeOOH/GO、Fe3O4/GO和?-Fe2O3/GO四種復(fù)合材料（在實(shí)驗(yàn)過程中氧化石墨烯被部分還原），在此基礎(chǔ)上研究并比較了四種復(fù)合物的ORR催化性能。通過研究發(fā)現(xiàn)，在堿性電解液中，非貴金屬Fe（氫）氧化物修飾的石墨烯，其氧還原催化活性相比石墨烯本身均得到了極大的提高，其中?-Fe

3、2O3/GO表現(xiàn)出了最好的催化活性。研究揭露了鐵的不同化合物修飾的石墨烯的陰極氧還原的催化行為，證明了 Fe的存在形式（化學(xué)物種、晶相等）對(duì)材料的催化性能具有重要影響，為研究 Fe基陰極氧還原催化劑提供了有用的參考。
　　(2)采用高溫水熱法結(jié)合高溫處理，制備了金屬鈷納米顆粒/石墨烯水凝膠復(fù)合材料(Co/rGO)。通過物理、化學(xué)表征手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈷/石墨烯(Co/rGO)復(fù)合材料具有高的比表面積，金