石墨烯载Pt纳米粒子的原位还原制备及氧还原电催化性能
【分析化学】石墨烯负载pdm、ptm金属间化合物的控制合成及其电催化性能研究
类号______________________________ 密级______________________________ ＵＤＣ______________________________ 编号______________________________硕士学位论文石墨烯负载PdM、PtM金属间化合物的控制合成及其电催化性能研究学位申请人：韩奎学科专业：分析化学指导教师：郑龙珍教授答辩委员会主席：答辩日期：华东交通大学2013届硕士学位论文石墨烯负载PdM 、PtM 金属间化合物的控制合成及其电催化性能研究基础科学学院韩奎独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。
学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。
本人签名____________导师签名__________摘要石墨烯负载PdM、PtM金属间化合物的控制合成及其电催化性能研究摘要本文主要通过制备不同贵金属的金属间化合物/石墨烯复合材料，提高它们对氧气还原反应和乙醇氧化反应的电催化性能。
主要含有以下三部分内容：1.采用热处理法合成GR-Pd x M y（M=Fe和Co）金属间化合物催化剂。
通过化学腐蚀法对金属间化合物催化剂进行脱合金处理，比较酸处理过程对催化剂的影响。
GR-Pd x Fe y的最佳摩尔比是1/3，它脱合金处理后电催化氧气还原反应的电流密度是处理前的2倍，是商用Pt/C催化剂的5倍。
紫外光原位还原法制备Pt／TiO2及其光催化性能研究
Ｔｉ 。 Ｏ 光催 化 技术 在环 境污染 治 理方 面有 着广 阔 的应用 前 景 。为 了提高 Ｔ Ｏ ｉ 光催 化剂 的光催 化活 性 ， 方 一 面 ， 高光生 电子 一空 穴 的分离 效率 ， 制 电子 一空穴 的重 新 结 合是 提 高 光催 化 剂 量子 效 率 的关 键 ； 一 方 提 抑 另 面， 可通 过改 性使 催化 剂 吸收波 长 向长波 方 向移动 ， 扩 大 自然 可 见光 的利 用效 率 。以往 的研 究 表 明 ， 子 来 离 掺 杂ｌ ］ 贵金 属表 面沉 积［ 、 导 体复 合［ ． 等 改性 措 施 均 是 提高 光 催 化 剂 活 性 的有 效 方 法 。贵 金 属 表 ２、 半 。 １１ ２３ ３
备 简单 ， 转化 效 率高 ， 反应 条件 温 和等优 点 。制备 Ｐ ／ Ｏ ｔＴｉ 的方法 主要 有光 催化 沉 积法 ［ 离子 溅射 法 ｌＪ 、 】 和 。 溶 胶凝 胶法 ［］ 。光催 化 沉积法 在 温和 的反 应条 件下 就能 完成 ， 一种 制备 Ｐ ／ ０。的重要 方 法 。本文 以 ”等 是 ｔＴｉ 商 用 Ｐ ５Ｔｉ 米粒 子为 载体 ， ２ Ｏ 纳 氯铂 酸 为前 驱体 ， 甲醇 为空 穴捕 获 剂 ， 采用 紫 外 光原 位 还原 法 在 Ｔｉ ｚ 米 Ｏ 纳 粒 子表 面沉 积 贵金属 Ｐ ， 备 出担 载 型 Ｐ ／ （ 光催 化 剂 。并采 用 Ｘ ｔ制 ｔＴｉ １ ） ＲＤ、 ＤＳ等对 材 料进 行 了 物性 表征 及 Ｅ
阳 （９ ３ ）男 ， 龙 江 齐 齐 哈 尔 人 ， 士 研 究 生 ， 要 从 事 光 催 化 剂 的 研 究 。 １８ 一 ， 黑 硕 主
TiO_2_石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究_周建伟
第42卷第4期人工晶体学报Vol．42No．42013年4月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS April ，2013TiO 2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究周建伟1，2，王储备1，禇亮亮1，张明瑛3，史磊3（1．新乡学院能源与燃料研究所，新乡453003；2．清华大学化学系，北京100084；3．新乡学院化学与化工学院，新乡453003）摘要：以TiCl 3和氧化石墨（GO ）为原料，采用简便的原位液相法制备了TiO 2/石墨烯（RGO ）纳米复合材料。
利用XRD 、SEM 、XPS 和UV-Vis 光谱表征了其微观结构及性能，实验考察了复合材料光催化还原CO 2性能，探究了其光催化反应机理。
研究表明，TiO 2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性，光催化反应产物选择性高，反应6．0h 甲醇的累积产量为3．43mmol /L ，石墨烯的协同效应提高了TiO 2半导体的光催化活性和反应效率。
关键词：TiO 2/石墨烯复合材料；光催化；协同效应；反应机理中图分类号：O643．36文献标识码：A 文章编号：1000-985X （2013）04-0762-06收稿日期：2012-10-14；修订日期：2012-12-12基金项目：河南省高校科技创新人才支持计划项目资助（2010HASTIT040）作者简介：周建伟（1966-），男，河南省人，教授，博士。
E-mail ：jwchow@163．com Preparation and Photocatalytic Performance of TiO 2/GrapheneNano-composite MaterialZHOU Jian-wei 1，2，WANG Chu-bei 1，CHU Liang-liang 1，ZHANG Ming-ying 3，SHI Lei 3（1．Institute of Energy and Fuel ，Xinxiang University ，Xinxiang 453003，China ；2．Department of Chemistry ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；3．College of Chemistry and Engineering ，Xinxiang University ，Xinxiang 453003，China ）（Received 14October 2012，accepted 12December 2012）Abstract ：TiO 2/graphene composite photocatalyst has been prepared by a facile liquid phase deposition method using titanium trifluoride and graphene oxide as the raw materials．The products were characterized by X-ray diffraction ，scanning electron microscopy ，X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Visible analysis．It was found that the reduction graphene was covered with petal-like anatase TiO 2nanoparticles ，which were more uniform and smaller in size．The photocatalytic activities were evaluated using the photocatalytic reduction of CO 2．Photocatalytic reduction of CO 2with H 2O in the aqueous phase is studied by using TiO 2/graphene catalyst under UV irradiation．The results showed that the compostie exhibitedsignificantly photocatalytic reduction activities and reaction products high selectivity ，reaction 6h methanol accumulated production for 3．43mmol /L．Graphene effectively improved the photocatalytic activity and reaction efficiency of the semiconductor ，and synergistic effect was obvious．Key words ：TiO 2/graphene composites ；photocatalysis ；synergistic effect ；reaction mechanism1引言人工光合成是CO 2转化和利用的创新技术，它利用太阳能激发半导体光催化材料产生光生电子-空穴，第4期周建伟等：TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究763以诱发氧化-还原反应将CO2与水合成碳氢燃料。
三种碳材料上原位电沉积AuPt合金的催化性能
三种碳材料上原位电沉积AuPt合金的催化性能刘通;张锦秋;安茂忠;杨培霞;王鹏【摘要】Ketjen black (KB) or graphene nanosheets (GNs) were supported on carbon paper (CP) firstly.Subsequently, in order to prepare air electrodes, AuPt alloys were electrodeposited on CP, CP/KB, CP/GNs substrates.It is found that the AuPt alloy particles are dispersed uniformly on the CP/GNs/AuPt air electrode, meanwhile the particle size is about 100 nm.The load mass of AuPt alloy catalyst was higher than others electrodes, meanwhile, the test of EDS exhibits that Au content and Pt content are 78.84％(n/n) and 21.16％(n/n), respectively.With a scan speed of 1 mV·s-1, the onset potential of linear sweep voltammograms (LSV) for oxygen reduction reaction (ORR) is 0.93 V in 0.1 mol· L-1 KOH solution.TheCP/GNs/AuPt air electrode exhibit enhanced electrocatalytic activity and stability for ORR in comparison with the CP/AuPt and CP/KB/AuPt electrodes, which is mainly attributed to the high conductivity, large specific surface area of the GNs.GNs facilitate the uniform electrodeposition and increase the load mass of AuPt alloy.Since GNs has some catalytic activity, the synergistic effect between the GNs and AuPt alloy particles improves the catalytic performance of the CP/GNs/AuPt electrode.%在碳纸(CP)及涂覆了碳粉科琴黑(KB)或石墨烯纳米片(GNs)的碳纸上,原位电沉积了AuPt合金,制备成CP/AuPt、CP/KB/AuPt、CP/GNs/AuPt三种空气电极.对比研究发现,以石墨烯纳米片为载体的CP/GNs/AuPt空气电极上,AuPt 合金载量高,颗粒分散均匀,粒径约为100 nm,Au和Pt的含量分别为78.84％(n/n)和21.16％(n/n).在0.1 mol·L-1 KOH溶液中氧还原反应的起峰电势为0.93 V,催化活性和稳定性优于其他两种空气电极.分析认为,石墨烯纳米片具有高导电性、高比表面积以及较多的缺陷活性位点,有利于AuPt合金在其上均匀电沉积且沉积载量较高,同时GNs本身具有一定的催化活性,两者能够产生协同催化作用,提高了CP/GNs/AuPt电极的催化性能.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2017(033)009【总页数】8页(P1587-1594)【关键词】氧还原反应;AuPt合金;石墨烯;催化活性【作者】刘通;张锦秋;安茂忠;杨培霞;王鹏【作者单位】哈尔滨工业大学化工与化学学院,工业和信息化部新能源转化与储存关键材料技术重点实验室,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学化工与化学学院,工业和信息化部新能源转化与储存关键材料技术重点实验室,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨 150090;哈尔滨工业大学化工与化学学院,工业和信息化部新能源转化与储存关键材料技术重点实验室,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨 150090;哈尔滨工业大学化工与化学学院,工业和信息化部新能源转化与储存关键材料技术重点实验室,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨 150090【正文语种】中文【中图分类】TQ153.2;O643.36随着化石燃料的加速消耗和对可持续的绿色能源的需求不断增加，高效、低成本、环境友好的能量转换和存储系统被越来越多的研究人员所重视[1]。
石墨烯复合材料的制备、性能与应用
石墨烯复合材料的制备、性能与应用摘要：纳米科学技术是当今社会科学中一个重要的研究话题。
它是现代科学技术的重要内容，也是未来技术的主流。
是基础研究与应用探索紧密联系的新兴高尖端科学技术。
石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点。
由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域。
综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景。
关键词;复合材料纳米材料石墨烯正文;一，石墨烯复合材料的制备石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面复合材料，其特殊的单原子层决定了它具有丰富而新奇的物理性质。
研究表明，石墨烯具有优良的电学性质，力学性能及可加工性。
石墨烯复合材料的制备是石墨烯研究领域的一个重要的课题，如何简单，快速，绿色地制备其复合材料，而又采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料。
通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性。
通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm。
采用原位乳液聚合和化学还原法制备了石墨烯和聚丙乙烯的复合材料。
研究表明PS微球通过公家方式连接到石墨烯的表面。
通过PS微球修饰后的石墨烯在氯仿中变现良好的分散性。
制备的复合材料具有优良的导电性，同时PS的玻璃化温度的热稳定性得到了提高。
本研究所提出的方法具有环境友好高效的特点，渴望被采用到其他聚合物和化合物来修饰石墨烯。
还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究
还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究摘要不论是在军事领域，还是民用领域，高性能吸波材料因具有厚度薄、质量轻、吸收强以及吸收频带宽的优点而具有潜在的应用价值。
在众多高性能吸波材料中，石墨烯凭借其较低的密度、超高的比表面积、优异的介电性能、机械性能和化学稳定性成为了吸波领域研究的热点，然而，石墨烯较高的介电常数使得其阻抗匹配特性极差，造成大量的电磁波被反射，进而导致其较差的吸波性能。
针对以上问题，本文以还原氧化石墨烯为基体，通过引入导电聚合物和核壳结构的纳米粒子来提升还原氧化石墨烯的阻抗匹配特性，从而增强其对电磁波的吸收；此外，为了探索其在实际过程中的应用，我们将制备的粉末状吸波剂均匀分散于环氧树脂中，对其吸波性能进行了研究。
具体研究内容和结果如下：（1）以苯胺功能化修饰的还原氧化石墨烯（rGO-An）为活性点，通过界面聚合法将纳米棒状的聚苯胺（PANI）接枝在rGO表面，形成还原氧化石墨烯共价接枝聚苯胺（rGO-g-PANI）复合材料。
当该复合材料在石蜡中的掺杂比为30wt%时，获得最优的吸波性能，在厚度为3mm时，最小反射损耗（RL）可以达到-45.2dB，有效吸收带宽能够覆盖4.4GHz，这表明PANI纳米棒的接枝明显能够改善rGO的吸波性能；此外，为了突出rGO和PANI纳米棒接枝的增强效果优于二者的物理吸附，我们将rGO/PANI复合材料和rGO-g-PANI复合材料的吸波性能作了对比，并且对其机理进行了探讨。
（2）以类沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-67）为芯材，以氧化锌（ZnO）为壳层，合成具有核壳结构的ZIF-67@ZnO纳米粒子，然后通过高温煅烧的方式，将ZIF-67中的有机物裂解掉，形成核壳结构的Co/NPC@ZnO纳米粒子，当30wt%的Co/NPC@ZnO纳米粒子混合在石蜡中时，该纳米粒子能够对电磁波产生最强的吸收效果；最后，我们将该纳米粒子与GO复合，通过水合肼的还原作用，形成rGO包裹Co/NPC@ZnO纳米粒子的三维网络结构，此三维网络结构的最小RL值为-45.4dB，有效吸收带宽为5.4GHz，而吸波剂的厚度仅有2mm，结合rGO的吸波性能，我们研究了Co/NPC@ZnO的增强机理。
石墨烯负载铂纳米粒子,抗坏血酸还原
高效、清洁的石墨烯负载的铂纳米团簇的合成在直接甲醇燃料电池的应用摘要石墨烯负载的铂纳米团簇是由一个高效、清洁的方法合成，使用这个方法时石墨烯氧化物和铂离子的前体会因为抗坏血酸而在一步法工艺中降低。
所得到的铂纳米团簇连接的石墨烯复合材料（PtNCs /石墨烯）通过X-射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜（FE-SEM），透射电子显微镜（TEM）和能量色散X射线光谱（EDS）检测，可以直接显示，Pt纳米团簇可以成功的在石墨烯上形成,并很好地分布在石墨烯薄片的边缘和褶皱上。
进一步的电化学表征——包括循环伏安法（CV）和当前的方法表明：与普通的炭黑Vulcan XC-72和石墨负载Pt纳米团簇相比较，PtNCs /graphene具有明显更高的电催化活性和甲醇电氧化稳定性。
这将导致PtNCs/graphene进一步作为一种新的电极材料在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用。
1.介绍几十年来，在直接甲醇燃料电池(DMFC)中，一直使用甲醇作为燃料而产生强化利益。
DMFC 与其他的燃料电池相比，主要的优点是它具有便携性、它所需的原料甲醇容易获得、它具有较高的能量密度——一个数量级大于压缩氢气。
然而甲醇交叉和中间物的毒效应,如一氧化碳(CO)对催化剂的毒性影响是影响DMFC在商业市场上应用的主要限制。
减少中间物产生的不良效应和提升催化剂效率是当前研究DMFC的主要问题。
在DMFC的甲醇氧化反应中主要选择铂作为催化剂，是由于它是在这个反应中催化活性最高的纯金属。
但是铂高昂的价格和自然界中的有限供应束缚了它在DMFC中的应用。
而铂不稳定的催化能力会产生具有毒效应的中间产物，是另外一个主要的障碍。
众所周知，催化剂的比活性主要取决于它们的分布和大小。
为了降低铂的负载和提高它的催化活性，可以控制铂的大小在纳米尺寸之类，这个方法也是最有效的。
由于具有很高的表面积体积比，拥有小而窄的分布特征的铂纳米粒子是高效电催化活性材料的理想当选者。
电催化氧还原反应的原位表征
电催化氧还原反应的原位表征冯雅辰;王翔;王宇琪;严会娟;王栋【期刊名称】《电化学》【年(卷),期】2022(28)3【摘要】燃料电池作为一种电化学能量转换系统,具有能量转换效率高、清洁度高等优点。
氧还原反应(ORR)是燃料电池中重要的阴极反应。
目前,电催化剂仍是制约燃料电池进一步商业化的关键材料之一。
ORR反应催化机理的研究对于开发具有良好活性和高选择性的电催化剂具有重要价值。
近年来人们通过各种先进的原位表征方法深入研究了ORR催化剂的机理和催化过程。
本综述旨在总结用于原位表征技术应用于研究ORR反应机制的最新研究进展。
我们首先简要介绍各种原位技术在ORR研究中的优势,包括电化学扫描隧道技术、红外光谱、拉曼光谱、X射线吸收光谱、X射线衍和透射电子显微镜等。
然后,从催化剂的角度,总结了各种原位表征技术在催化剂形貌和电子结构演变以及催化过程中反应物和中间体的识别中的应用。
最后,展望讨论了该领域原位技术的未来发展。
【总页数】13页(P109-121)【作者】冯雅辰;王翔;王宇琪;严会娟;王栋【作者单位】中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室;中国科学院大学【正文语种】中文【中图分类】O64【相关文献】1.石墨烯载Pt纳米粒子的原位还原制备及氧还原电催化性能2.非质子介质中氧电还原的研究：Ⅲ.金属卟啉电催化氧还原及反应的研究3.铂/石墨烯氧还原电催化剂的共还原法制备及表征4.非质子介质中氧电还原的研究Ⅳ金属卟啉电催化氧还原产生超氧离子与2.4—二硝基氯苯亲核取代反应的动力学研究5.还原氧化石墨烯负载球形金属酞菁电催化阴极氧还原反应性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液．通过聚二烯丙基二 甲基氯化铵（ Ｄ Ａ） Ｐ Ｄ 分子对 Ｇ Ｏ表 面功 能化 ， 由于带正 电荷 的 Ｐ Ｄ Ｄ Ａ分子功能化的 Ｇ Ｏ
与带负电荷的 ［ ｔ１］一 ＰＣ 离子问的静电作 用 ， Ｐ 离子组 装到 Ｇ 使 ｔ Ｏ表面 ，再通过 原位还原 被束缚 的 Ｐ 离子 ， ｔ
同时 Ｇ Ｏ被还原成石 墨烯 片（ Ｎ ） 得 Ｐ／ Ｄ Ａ Ｇ ｓ 化剂．相对空 白 Ｇ ｓ Ｇ ｓ， ｔＰ Ｄ — Ｎ 催 Ｎ 负载的 Ｐ 纳米粒子和商业化 Ｐ／ ｔ Ｌ
收稿 日期 ： ０ １ ４ ６ ２ １－ － ． ００
基金项 目： 国家重大科学研究计划（ 批准号 ： ０ ２ Ｂ ３ ８ ０ 、 ２ １Ｃ ９ ２ ０ ） 国家 自 然科学基金 （ 批准号 ： １７ ２９ 、 ２ ０ ３ １ ） 中国科 学院知识创新工程
项 目（ 批准号 ：１４ ６， ２０ １３ ） 上海市科委（ ２０ １４ ９ ２ １ 、 批准号 ： １ Ｚ２ ０ ０ ） １ Ｄ １０ ４ ０ 、江苏省普通高校研究生科研 创新计划项 目（ 批准 号 ： Ｘ ９ 一 Ｃ ０Ｂ ０ ６ 和上海浦东科委种子基 金（ ７ Ｚ） 批准号 ：Ｙ ３ ２ １ Ｚ ） ０ ４ ２０ １ 资助． 联 系人简介 ：张校刚，男 ， 博士 ，教授 ， 博士生导师 ，主要从事化学 电源研究．Ｅ ｍ ｉ ｚａｇｇ １３ ｃｎ — ａｌ ｈｎｘ＠ ６ ．ｏ ：ａ 杨 辉 ，男 ， 博士 ，研究员 ， 博士生导师 ， 主要从事直接甲醇燃料 电池和纳米 电催化研究 ．Ｅ ｍ ｉ： ａｇ＠ｓｒ ａ ．１ ． ａｌ ｙｎｈ ａｉ ｅ１ ． ２ １
通常 ， 制备 Ｇ ｓ Ｎ 采用化 学 氧化还 原法 （ ｕ ｍｅｓ ） ，即对 石 墨进 行 强 氧化 得 到 氧 化石 墨 ，在 Ｈ ｍ ｒ法
超声 等辅 助条件 下对 氧化石 墨进 行 剥 离 ， 得单 层 或 多层 的氧化 石 墨 烯 （ Ｏ） 液 ， 后 采 用 Ｎ Ｂ 获 Ｇ 溶 然 ａＨ 和水合 肼 等还原 ．然 而 ，Ｇ Ｏ经 还原后 插层 物和 氧化基 团被 大量 移 除 ，在石 墨层 问的范 德 华力 作 用 下 ， 还原后 的石 墨烯倾 向于聚集 ， 新 堆积 成 多层 石 墨 ¨ 重 ，聚集 后 的 Ｇ ｓ 末 的 比表 面 积 只有 理 论 值 的 Ｎ粉 １１ ．而 当采用 Ｇ ／０ Ｏ和金属 离子 一步还 原 时 ，由于 Ｇ Ｏ表 面被 氧化 破坏 而包 含 大 量 的缺 陷 （ 洞 、 皱 孔 褶 和边缘 等 ） 金属 原子 优先 在缺 陷处形 核和 生长 ， 成 了粒 子 的团 聚 和分 散 度 的降低 ．聚 二烯 丙 基 ， 造 二 甲基 氯化 铵 （ Ｄ Ａ） Ｐ Ｄ 是一种 亲水 的线 性长分 子 链 ，常被 用 作表 面 活性 剂 稳定 金 属 纳米 粒 子 ， 作 为 或
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｖ １３ ｏ．３
组装材 料将 纳米粒 子组装 到其 它材 料表 面 ＇ ．更 为重要 的是 ，由于 Ｐ Ｄ Ｄ Ａ具 有与 Ｄ Ｃ中 的质 子导 ＭＦ 体 （ ａｏ ） 似 的结 构 和性质 ， 的存在 对催 化剂 的氧还 原 （ Ｒ 活性 没 有影 响 ．本 文 引入 Ｐ Ｄ Ｎｆｎ相 ｉ 它 Ｏ Ｒ） Ｄ Ａ 对Ｇ Ｏ进行 表 面功能化 ，功能化 后 的 Ｇ Ｐ Ｄ —Ｏ） 电组装 ［ ｔ１］一 Ｏ（ Ｄ Ａ Ｇ 静 ＰＣ 离子 ，然后 经 乙二醇 原 位还 原 被束缚 的 Ｐ 金 属离子 ，同时使 Ｇ ｔ Ｏ一并被 还原 成 Ｇ ｓ Ｎ ．所得 的 Ｐ 纳 米粒 子插 层 Ｇ ｓ 于 Ｏ Ｒ 的电催 ｔ Ｎ 用 Ｒ
记 为 Ｐ／ Ｄ Ａ Ｇ ｓ ｔＰ Ｄ ． Ｎ ．为便 于 比较 ， 按
照 同样 的反 应 条 件 制 备 空 白 Ｇ ｓ负 Ｎ 载 Ｐ 催化 剂 （ 为 Ｐ／ Ｎ ） ｔ 记 ｔＧ ｓ ．采 用 电 感 耦合 等 离 子体 原 子 发 射 光 谱 （Ｃ — ＩＰ
Ａ Ｓ 对 Ｐ／ Ｄ Ａ Ｇ ｓ和 Ｐ／ Ｎ Ｅ） ｔＰ Ｄ ． Ｎ ｔＧ ｓ催 化剂进 行 分 析 ，得 到 载 Ｐ 金 属 质 量 ｔ 分 数分别 约 为 ３ ． ％ 和 ４ ． ％． ８３ ０２
Ｃ Ｊ ， ￣Ｐ Ｄ —Ｎ 催化剂有较高的氧还原活性和稳定 性．前者可归因于 Ｐ 颗粒尺 寸细小和分散度较高 ， （Ｍ） Ｐ Ｄ Ａ Ｇ ｓ ｔ
后者是 由于 Ｐ Ｄ Ｄ Ａ分 子与 ｎ 原子 间的电子作用及对 Ｐ 颗粒 的钉扎作用 ， ｔ 从而减缓 了 Ｐ 的氧化和迁移． ｔ 关键词 石墨烯 片 ； ｔ Ｐ 纳米粒 子 ； 组装 ； 氧还原反应 ； 定性 稳
液体燃料的存储和补给方便 ， 电池的结构简单可靠¨ ， Ｊ 可被用作便携式移动 电源 ， 在小型家电 、 手机 、 笔记本电脑 、 传感器和军用设备等方面具有广阔的应用前景．然而， Ｍ Ｃ的电催化剂的活性和稳定 Ｄ Ｆ 性不 足 Ｊ ．目前 ， 常用 的 电催 化剂是 碳 载 Ｐ 或 Ｐ 基 合金催 化剂 ， 中负载 金属 纳米粒 子 的碳 材料 在 最 ｔ ｔ 其
何 卫 邹 亮亮 ， 毅 卢向军 李 媛 张校 刚 ， ， 周 ， ， ， 杨 辉
（ ．南京航空航天大学材料科学与技术学院 ， １ 南京 ２０ １ ； ．中国科学 院上海高等研究院 ， １０ ６ ２ 上海 ２采用改进的化学氧化还原法（ ｕ ｅｓ 氧化鳞片石墨 ， Ｈ ｍｍ ｒ 法） 再超声振荡剥离得到氧化石墨烯（ Ｏ 水溶 Ｇ ）
很大程 度上 影 响了金属 颗粒 的粒径 、分布 及微观 结构 等 ， 进而决 定 了其 电催化性 能 Ｉ ． ４ 』
石墨 烯片 （ Ｎ ） 一种 只有一 层或 几层 原子厚 度 的纯碳 原子结 构 ，这种 新 型 的二维 碳材 料一 经 发 Ｇ ｓ是 现就受 到 广泛关 注 ．由于 Ｇ ｓ 有优 异 的物理性 质 ， Ｎ具 如较 高 的理论 比表 面 积 、 强 的机械 强度 及 优 较 异 的导 电性 和稳定 性 ， 被认 为是 最 理想 的催 化剂 载 体材 料 之 一 ＿ ．研 究结 果 表 明 ， 径 小 、分 布 均 ６ Ｊ 粒 匀 的 Ｐ 纳米颗 粒负 载于 Ｇ ｓ 面 ， ｔ Ｎ表 展现 出较 ＥｔｋＰ／ — ｔＣ催 化剂 更佳 的 电催 化 氧还原反 应 （ Ｒ 性 能． ｅ Ｏ Ｒ） 这是 由于较 大 比表面 的 Ｇ ｓ Ｎ 有利 于 Ｐ 颗 粒 的分 散 和 固定 ， Ｇ ｓ Ｐ 颗粒 之 间存 在 电子效 应 ．Ｋ ｕ ｔ 且 Ｎ 与 ｔ ｏ 等 制 备 了 Ｇ ｓ Ｎ 负载 的 Ｐ 纳 米颗粒 ， 于 Ｏ Ｒ 电催 化 ， ｔ ｔ 用 Ｒ Ｐ 纳米 粒子平 均粒 径为 ２ｎ 分 布范 围较 窄 ， ｍ， 其对 Ｏ Ｒ活性高 于传统 碳材 料负 载 的 Ｐ 催 化剂 ．Ｓａ Ｒ ｔ ｈｏ等 发现 Ｐ／ Ｎ 的 电化 学稳 定性 远 远优 于 商 ｔＧ ｓ 业化 的 Ｅｔ ｔＣ催化 剂 ，这是 由于 Ｇ ｓ 高 的石墨 化程度 及 Ｐ 与 Ｇ ｓ ． ｋＰ／ ｅ Ｎ较 ｔ Ｎ 之问较 强结合 力 的缘故 ．
０ ４ ６６ 文 献标 识 码 Ａ Ｄ Ｉ ０ ３６ ／．ｓ ．２ １ ７０ ２ １ ． １０ ２ Ｏ ：１．９ ９ ｊｉ ｎ ０５ － ９ ．０ ２ ０ ．２ ｓ ０ 中图分类号
直接 甲醇燃 料 电池 （ ＭＦ ） 接将 化 学 能转 换成 电能 ， 能 量转 换 效 率高 ，对环 境 无 污染 ，并 且 Ｄ Ｃ直 其
：Ｄ Ａ ＝［ｃ１ ＰＤ ；ｌ：ｔ ｝ｐ １一
Ｆｉ ．１ Ｓ ｇ ｙｎｔ ｓｓ ｒ ｕｔ ｏ ｈｅ Ｐｔ ＰＤＤＡ － ｈｅ ｉ ｏ ｅ ｆ ｒ ｔ ／ ＧＮ ｓ ｅｅ ｔｏｃ ａｌｓ ｌ ｃｒ ａｔ ｙ ｔ
Ｈ ８０型显微激光拉曼光谱仪（ Ｒ０ 法国 Ｈ Ｙ公司 ） ｒｏ Ａ Ｉ Ｕｔ Ｌ Ｊ ．Ｋａ ｓ ＸＳ ｌａＤ Ｄ型 ｘ射线光 电子能谱 （ Ｐ ） ｔ ｒ Ｘ Ｓ 仪， 采用 Ａ ａ为激发源， １ Ｋ 电压 １ ｋ 电流 １ Ａ Ｈ７０ ５ Ｖ， ０ｍ ．Ｃ Ｉ Ｂ型电化学分析仪 （ ３ 上海辰华仪器公司） ． １ ２ 催 化剂 的制备 及 电化 学性 能测试 ． 采 用改进 的 Ｈ ｍｍ ｒ 法 氧化 、 离鳞 片石 墨得到 Ｇ ｕ ｅｓ 剥 Ｏ的水 溶液 ¨ ” ．在 Ｇ Ｊ Ｏ溶 液 中逐滴 加 入适 量
进行透析， 除去多余的 Ｐ Ｄ Ｄ Ａ分子， 并分散在乙二醇中， Ｏ的含量约为 ８ｍ ／ Ｌ Ｇ ｇｍ ． 将 Ｐ 纳米 粒子负 载到 Ｐ Ｄ —Ｏ表 面的制 备过程 见 图 １ Ｉ Ｄ ＡＧ ．取 ５ｍ Ｄ ＡＧ ＬＰ Ｄ ．Ｏ的 乙二 醇溶 液 于 三颈
烧瓶中， 滴入 １． ＬＮ ｔ１ ３７ｍ ａＰＣ 的乙二醇溶 液 （０ｍ ｏ Ｌ ， 拌 ２ ， １ ｍ ｌ ） 搅 ／ ４ｈ 确保 ［ｔＩ 离 子 由于静 电作 ＰＣ 用吸 附到 Ｇ Ｏ上 ， Ｎ Ｏ 用 ａ Ｈ水 溶液 调节 ｐ １ ， 氮气保 护下 于 １０℃ 反应 ４ｈ后 ， Ｈ＞ ２ 在 ４ 冷却 至室 温 ， 滤 抽 得到 Ｇ ｓ负 载 Ｐ 纳 米 粒 子 催 化 剂 ， Ｎ ｔ
Ｖ０ ． ３ ３ Ｊ
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＡＬ Ｊ Ｃ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＩ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ １ ．
１ ３ —１ ８ ３ ３
２１ ０ ２年 １月
石 墨烯 载 Ｐ 纳米 粒 子 的原 位 还 原 ｔ 制 备 及 氧 还 原 电 催 化 性 能
化剂 ， 其 Ｏ Ｒ活性 和稳定 性进 行评价 ． 对 Ｒ
１ 实 验 部分
１ １ 试剂 和仪器 ．
鳞片 石墨 （２ ３５目， 径 ＜ ５ｎ Ａｆ 公 司 ） 粒 ４ ｍ， ｌ ａ ；乙二 醇 （ 国药 集 团化学 试 剂 有 限公 司 ，分 析纯 ） 氯 ； 铂 酸钠 （ ａＰＣ Ａｆ 司） Ｐ Ｄ Ｍ ８０ 质 量分 数为 ２ ％ 的水溶 液 ） Ｎ ｔｎ溶液 （ Ｎ ｔ１， ｌ ａ公 ； Ｄ Ａ（ ＜ ５０， ０ ； ａｏ ｉ 质量 分数 为 ５ ， 国 Ａｄｉ ％ 美 ｌ ｃ ｒ ｈ化学 公 司 ） ．高氯酸 （ Ｃ０ ，国药 集 团化学 试 剂有 限公 司 ，优 级纯 ） Ｈ １ ；实 验用 水 均 为 ＭｉｉｏｅＭｌ— 美 国 Ｍｉｉｏｅ 司 ） 化 的超纯水 （ ｌｐｒ ｉｉ ｌ ｌＱ（ ｌｐｒ 公 ｌ 纯 电阻率 为 １． ・ ｒ） Ｅ ＬＪ Ｍ ２０ Ｆ透射 ８２Ｍ ｅ ．ＪＯ Ｅ １０ ａ 电镜 （ Ｅ 仪 ，加速 电压 ２０ｋ Ｔ Ｍ） ０ Ｖ．取 １ 催 化 剂 溶 液滴 到 铜 网上 晾干 后 ， 于 Ｔ Ｍ 观 察． 日本 理 学 滴 用 Ｅ Ｄ Ｍ Ｘ２０ ／ Ａ 一００型 ｘ射 线衍 射仪 ，以 Ｃ ａ为 辐射源 ， ０ １４ ５ ｍ， 电压 ４ Ｖ， 电流 １０ｍ ｕＫ Ａ＝ ．５０ ６ｎ 管 ０ｋ 管 ０ Ａ， 滤 波片 为 Ｎ ，扫 描 速 度 为 ２／ ｉ，扫 描 角 度 分 辨 率 为 ０ ０ 。 ｉ 。ｍｎ ．２ ，扫 描 角 度 范 围 为 ２ 。～９ 。 ａＲ Ｍ ０ ０ ．Ｌｂ Ａ