石墨烯负载贵金属纳米粒子电催化活性的研究

摘要

石墨烯是一种新型的碳材料，它具有二维平面结构。它是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，它不仅是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元，而且具有很多奇异的电子及机械性能。由于这些特性，吸引了化学、材料等领域科学家的高度关注。
　　 本文简要介绍了石墨烯和氧化石墨的结构特点、制备方法以及应用，着重对氧化石墨烯的制备方法和石墨烯金属负载做了详细的介绍。石墨烯由于其自身独特的导电性能和比表面积，作为燃料电池催化剂的良好载体，具有广阔的应用前景。所以我们开展了石墨烯负载Pt催化剂的制备及催化氧化还原性能的研究，制备了不同负载率的Pt/graphene催化剂，通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线光谱仪(EDS)、循环伏安法(CV)等技术，对催化剂的形貌、元素组成和电化学性质进行了详细的研究。本论文的主要研究内容如下：
　　 (1)我们在采用改进的Hummers法制备氧化石墨时发现，利用超声法制备出的氧化石墨具有较好的亲水性，得到均一稳定的胶状溶液。
　　 (2)以氧化石墨为前体，在乙二醇溶液中实现了Pt纳米颗粒在石墨烯上的高分散和高负载。采用这一方法制备了不同负载率的Pt/graphene、Pd/graphene催化剂和Pt-Ru/graphene二元催化剂，利用电化学技术分别研究了其对甲醇的电催化性能。