铂钴双金属-石墨烯载体催化剂的高效性能
石墨烯在催化方面的应用
石墨烯在催化方面的应用1、石墨烯纳米光催化复合材料的研究纳米材料被认为是“二十一世纪最有前途的材料”。
石墨烯是一种由单层碳原子紧密排列成的二维蜂窝状晶格结构的纳米材料,由于它具有特殊的纳米结构以及优异的性能,石墨烯的复合材料已在电子学、光学、磁学、生物医学、催化等诸多领域显示出了巨大的应用潜能。
光催化技术具有工艺简单,能耗低,操作条件容易控制和降解彻底的特点,被认为是具有良好发展前景的环保新技术。
以光催化剂/石墨烯纳米复合材料为研究对象,通过不同的复合工艺,制备了三种石墨烯纳米复合材料。
1）以天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨,并用热剥离成石墨烯,或者利用超声波分散剥离为氧化石墨烯,再化学还原成石墨烯。
2）二氧化钛/石墨烯纳米复合材料，二氧化钛和石墨烯复合效果较好。
3）以氧化石墨烯为基体,醋酸锌为锌源,采用溶胶法制备了氧化锌/石墨烯纳米复合材料。
研究发现了石墨烯的光催化性能,结果表明石墨烯/氧化锌有较高的催化效率,可以测定复合材料的荧光效应。
2、石墨烯负载Pt催化剂的催化氧化发光性能Pt纳米颗粒可以很好地分散在石墨烯表面,因此合成了石墨烯负载Pt纳米颗粒的Pt/石墨烯催化剂.并有较快的催化反应速率,Pt颗粒越小催化发光强度越大。
当不同Pt负载量(0.4%-1.6%(w,质量分数)的催化剂作用于40%(φ,体积分数)以下浓度的CO/空气体系时,产生的催化发光强度均与CO浓度成正比。
该催化剂在一定条件下,不但对CO氧化有较好的催化发光性能,还对乙醚、无水甲醇和甲苯有不同程度的催化氧化发光活性;但二氧化碳、甲醛、戊二醛、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、水蒸气均无响应信号。
3、与传统的Pd/Vulcan XC-72相比,Pd/石墨烯催化剂对碱性介质中乙醇电氧化的催化活性有了极大的提高，石墨烯-SnO2复合物（SnO2-GNS）可以负载高分散的Pd作为纳米颗粒催化剂，电化学测试表明,与Pd/石墨烯（Pd/GNS）相比,Pd/SnO2-GNS 催化剂对乙醇电氧化的催化活性有了很大的提高。
石墨烯负载铂铅氧化物的制备及电催化性能研究
石墨烯负载铂铅氧化物的制备及电催化性能研究LI Yuechan;LI Rongwen;YU Peikai;YUAN Kunhua;LIN Guangming;LI Yongkun【摘要】铂金属是燃料电池催化剂的主要活性位点,表面修饰和载体优化是提高铂基催化剂催化活性的常用方法.选用还原氧化石墨烯(RGO)作为载体,Pt-PbO2纳米复合材料作为ORR的催化活性位点,采用两步合成法制备比表面积大和高分散性的Pt-PbO2/RGO复合材料.XPS表征结果说明,Pt-PbO2/RGO复合材料中的铂金属电子结构因PbO2的加入发生了变化.电化学性能测试结果说明,Pt-PbO2/RGO复合材料(半坡电位为0.89 V)作为一种ORR催化剂具有优异的催化活性.电化学稳定性测试结果证明,Pt-PbO2/RGO复合材料具有较为稳定的性质.【期刊名称】《西华师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】7页(P124-130)【关键词】二氧化铅;氧还原反应;石墨烯;直接碱性燃料电池【作者】LI Yuechan;LI Rongwen;YU Peikai;YUAN Kunhua;LIN Guangming;LI Yongkun【作者单位】;;;;;【正文语种】中文【中图分类】N33燃料电池为能源存储与使用提供了可能性，为了降低燃料电池电极上反应的活化能，都需要添加一定量的催化剂来达到提高电化学反应速率的目的[1-3]。
因此，高性能催化剂的研究与使用对于燃料电池的商业化发展有着举足轻重的作用。
目前，因铂金属的特殊活性，铂基催化剂是燃料电池的首选催化剂。
然而，铂的价格昂贵、稳定性差等缺点成为了铂基催化剂广泛使用的绊脚石。
所以，在铂基催化剂的研究方面，科学家们尝试利用“协同效应”来提高铂基催化剂的催化活性，并降低铂金属的使用量[4-5]。
除了双金属的合金协同作用，也有些学者利用活性金属与金属氧化物之间的协同作用来制备二元复合催化剂。
石墨烯作为催化剂的研究
石墨烯作为催化剂的研究石墨烯是一种具有独特性质和广泛应用前景的材料，其在催化剂领域中也受到了越来越多的关注。
本文旨在探讨石墨烯作为催化剂的研究进展。
一、石墨烯的催化剂应用石墨烯具有高比表面积、优异的导电性、化学稳定性和热稳定性等特点，使其成为理想的催化剂载体。
同时，石墨烯的π电子结构也为其赋予了一定的催化活性和选择性，这使得石墨烯催化剂在环境保护、能源转化、有机合成等领域具有很大的应用潜力。
以环境保护领域为例，石墨烯催化剂可以用于水处理、空气净化、废气处理等方面。
石墨烯的高比表面积使其可以吸附和活化污染物，其优异的导电性和选择性使其可以用于电化学催化转化。
此外，石墨烯还可以用于固体废物的资源化利用，例如将二氧化碳转化为有用的化学品，实现“废为宝”的循环利用。
二、石墨烯催化剂的制备方法传统的催化剂制备方法主要是物理和化学方法，如沉淀法、共沉淀法、还原法、溶胶-凝胶法等。
然而，这些方法存在制备难度大、成本高等问题。
而石墨烯作为催化剂载体的制备方法也在不断创新和完善中。
在成品石墨烯的制备方面，化学气相沉积(CVD)和化学还原法是目前应用较为广泛的方法。
而对于制备石墨烯催化剂，较常用的方法包括溶液还原法、热化学还原法、等离子体还原法等。
三、石墨烯催化剂的应用研究1. 氧还原反应(ORR)氧还原反应是石墨烯催化领域的重要应用之一。
传统的催化剂如铂、钯等在氧还原反应中具有很高的催化活性和选择性，但价格昂贵，而石墨烯催化剂则可以替代这些昂贵的催化剂。
石墨烯催化剂的氧还原反应机理主要是电化学过程和非电化学过程两种。
电化学过程以石墨烯材料本身作为催化剂，而非电化学过程则是利用石墨烯载体作为基底，通过调控表面活性位点等方式实现催化反应的进行。
2. 二氧化碳还原反应(CO2RR)二氧化碳还原反应是一种环保型的反应，可以将二氧化碳转化为有用的化学品。
然而，这种反应具有较高的能峰和较弱的结合能，传统催化剂如铜、钴等催化活性较低，而石墨烯催化剂则以其优异的导电性、热稳定性和电子传输能力等优点具有很大的应用潜力。
石墨烯负载铂基催化剂的制备及其对甲醇的电催化性能
单 一金属 的 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 相比， Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 对 甲醇具 有更 高的活性 和稳 定性 。 不 同配 比 Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 合金 催 化 剂
对 甲醇 电氧 化催化 活性顺序 为 Ｐ ｔ ３ Ｃ ｅ ７ ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ ７ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ Ｒ Ｃ ｅ ， ／ Ｇ ｒ＞ Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 。 由各 个催化 剂在 甲
Ｓｕ ｐ ｐｏ ｒ ｔ ｅ ｄ Ｐｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｕｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ Ｃａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｓ
Ｌ Ｕ Ｌ ｅ ｉ ｌ ｅ ｉ ，ＤＵ Ｂａ ｏ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ｅ （ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ４ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｔ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ（ Ｇ Ｏ）ｗ ａ ｓ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｈ ｕ ｍ ｍｅ ｒ ｓ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ
行物理表征 ， 用电化学方法研 究了催化剂对甲醇的电催化氧化性能。Ｔ Ｅ Ｍ 结果表明以石墨烯 为载 体 制备 的 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 和Ｐ ｔ Ｃ ｅ ／ Ｇ ｒ 催化 剂 分散 良好 ， 催化 剂 粒径 分别 为 ２ ． ２ ｎ ｍ和 ２ ． ５ ｎ ｍ。与 Ｘ Ｃ － ７ ２为栽
体 制备 的催 化剂相 比 ， 在对 甲醇 电氧 化 的性 能上 Ｐ ｔ ／ Ｇ ｒ 比Ｐ ｔ ／ Ｘ Ｃ － ７ ２的催 化 活性 和 稳 定性 更 高 。与
石墨烯在催化领域中的应用研究
石墨烯在催化领域中的应用研究石墨烯是一种具有极高导电性和导热性能的材料，同时也是一种具有高度化学稳定性和机械强度的材料。
这些特性使得石墨烯在许多领域具有广泛的应用前景，其中催化领域是一个备受关注的领域。
本文将就石墨烯在催化领域中的应用研究展开论述。
一、石墨烯在催化剂载体领域中的应用催化剂是一种能加速化学反应的物质，通常需要将催化剂固定在载体上来增加其稳定性和使用寿命。
石墨烯具有大量的可接触表面，可用作催化剂载体，使催化剂更加稳定和高效。
石墨烯作为载体的优点主要有两个方面。
一方面，由于石墨烯具有高度的化学稳定性，可防止催化剂的氧化或还原反应而失去活性。
另一方面，石墨烯具有高度的导电性和导热性能，可促进反应物的传递和吸附，增加催化剂的活性。
石墨烯作为载体的最新研究成果之一是将钯催化剂固定在石墨烯上，用于催化芳烃化学反应。
石墨烯的高导电性和导热性能使得催化剂更加稳定，同时具有较高的催化活性和选择性，成功催化了苯和苯乙烯等芳烃的反应。
二、石墨烯在电催化领域中的应用电催化是一种利用电流来推进催化化学反应的方法。
与传统的催化方法相比，电催化方法具有更高的反应选择性和催化效率，同时还可以减少催化剂的使用量。
石墨烯在电催化领域中的应用主要在于利用其高导电性质，将其作为电极材料用于电化学反应。
石墨烯电极具有高度的催化活性和选择性，可以被用于许多电化学反应，包括水的电解、水中氧气的还原、二氧化碳的还原等。
近年来，许多研究表明，将石墨烯与其他催化剂共同应用于电催化反应中，可以显著提高其反应活性和选择性。
例如，将铜催化剂与石墨烯材料结合使用，可以刺激二氧化碳还原反应的发生，从而制备出汽油类有机化合物。
三、石墨烯在氧化亚氮物质中的应用氮氧化物是一种有害的污染物，会对大气和水源造成严重的污染。
防止氮氧化物的产生和净化污染物是环保领域的一项重要任务。
石墨烯可以作为一种催化剂来促进对氮氧化物的降解。
石墨烯作为催化剂具有大量的可接触区域和高度的化学稳定性，可以促进氧化亚氮物质的分解反应。
利用石墨烯制备新型催化剂
利用石墨烯制备新型催化剂石墨烯作为一种具有很高热导率和电导率的材料，近年来受到越来越多的关注。
石墨烯具有单层结构，可以用于制备各种不同形态的纳米结构材料。
因此，石墨烯可以应用于制备新型催化剂。
催化剂是一种能够提高化学反应速率的材料。
传统的催化剂通常使用贵重金属，例如铂、钯等来催化化学反应。
然而，这些贵重金属催化剂的成本很高，并且可能会对环境造成负面影响。
因此，我们需要寻找新型的、更便宜的、更环保的催化剂。
石墨烯作为一种新型材料，具有单层结构，大表面积和高电导率。
这些特性都有助于制备高效、低成本的催化剂。
事实上，已经有很多研究表明，石墨烯可以应用于催化氧还原反应、二氧化碳还原反应、氧化反应等多种反应。
在催化氧还原反应方面，石墨烯被用作一种催化助剂，能够提高百分之十几甚至百分之二十的电化学效率。
石墨烯可以用来制备铂基的催化剂，从而降低了铂催化剂的成本。
此外，在催化燃料电池反应方面，石墨烯催化剂在水分解反应、甲醇电氧化反应等方面也表现出极好的催化效果。
除了在氧化还原反应中应用之外，石墨烯还可以用于催化二氧化碳还原反应。
这种反应可以将二氧化碳转化为有用的化学品，例如甲酸、甲醇等。
石墨烯催化剂在这种反应中可作为还原剂，在条件较为温和的情况下实现高选择性的二氧化碳还原。
同时，石墨烯催化剂还可以应用于氧化反应。
例如，将石墨烯作为催化剂可以促进环氧烷分子和四氯化钛的反应，从而产生环丙烷二酸二甲酯。
此外，石墨烯还可以催化氧化苯甲酸甲酯转化为苯甲酸甲酯，具有较高的催化效率。
总的来说，石墨烯作为一种新型材料，有着很高的应用潜力。
石墨烯可以用于制备不同形态的纳米结构材料，这一点在制备催化剂方面非常有用。
利用石墨烯制备催化剂具有成本低、环保等优点。
虽然石墨烯催化剂的应用仍然处于探索阶段，但是相信未来必定会有更多的研究成果推出。
《铂-金属氮化物—氮掺杂石墨烯二维多层结构催化剂的构筑及醇电催化氧化性能研究》范文
《铂-金属氮化物—氮掺杂石墨烯二维多层结构催化剂的构筑及醇电催化氧化性能研究》篇一铂-金属氮化物—氮掺杂石墨烯二维多层结构催化剂的构筑及醇电催化氧化性能研究一、引言随着能源危机和环境污染的日益严重，开发高效、环保的能源转换技术成为了当前研究的热点。
在众多能源转换技术中，醇类电催化氧化因其高效、环保等特性受到了广泛关注。
其中，催化剂是影响醇类电催化氧化性能的关键因素之一。
近年来，铂/金属氮化物—氮掺杂石墨烯二维多层结构催化剂（以下简称“氮化物-石墨烯催化剂”）因其良好的电催化性能和稳定性成为了研究的热点。
本文旨在研究该催化剂的构筑方法及其在醇电催化氧化中的应用性能。
二、氮化物-石墨烯催化剂的构筑2.1 材料选择与制备本文选用铂、金属氮化物（如钛、锆等）和氮掺杂石墨烯作为主要材料。
首先，通过化学气相沉积法或还原氧化法合成氮掺杂石墨烯；其次，利用物理气相沉积法或溶液法将铂纳米颗粒和金属氮化物负载在氮掺杂石墨烯上，形成二维多层结构。
2.2 催化剂表征采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等技术对催化剂进行表征。
结果表明，该催化剂具有二维多层结构，铂纳米颗粒和金属氮化物均匀分布在氮掺杂石墨烯上，且催化剂具有良好的结晶度和分散性。
三、醇电催化氧化性能研究3.1 实验方法采用循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学方法，在碱性或中性电解质中测试催化剂对醇类（如甲醇、乙醇等）的电催化氧化性能。
同时，通过对比实验，分析不同催化剂的电催化性能差异。
3.2 结果与讨论实验结果表明，氮化物-石墨烯催化剂对醇类电催化氧化具有较高的活性和稳定性。
与传统的铂基催化剂相比，该催化剂在醇类电催化氧化过程中表现出更高的电流密度和更低的过电位。
此外，该催化剂还具有良好的抗中毒能力和循环稳定性。
通过分析催化剂的构效关系，发现氮掺杂石墨烯的引入提高了催化剂的导电性和亲水性，有利于反应物的传输和催化剂的利用；而金属氮化物的加入则提供了更多的活性位点，促进了醇类的吸附和活化。
直接还原法制备石墨烯载体提升铂催化剂性能
直接还原法制备石墨烯载体提升铂催化剂性能2016-07-15 13:04来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部铂催化剂、石墨烯的XRD图谱燃料电池催化剂载体应具备良好的电子传导能力、较大的比表面积、合理的孔结构以及优异的抗腐蚀性能. 因而, 最常见的燃料电池催化剂载体为碳材料, 如碳黑、碳微球、碳纤维、碳纳米管等. 2004年, 英国科学家发现了由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料——石墨烯(graphene, 简写为Gr).与其它碳材料相比, Gr由最稳定的苯六元环组合而成, 具有更大的理论比表面积(约为2630m2·g-1)和更好的电子传导能力(约为2×105cm2·V-1·s-1),更适宜作为燃料电池催化剂载体.Yoo等通过剥落晶体石墨获得石墨烯片, 以[Pt(NO2)2(NH3)2]络合物为前驱物, 在400℃,Ar/H2(4:1体积比)气氛下热处理2h, 获得Pt/Gr催化剂. 该催化剂对甲醇具有一定的抗毒化能力, 但催化剂分散性不理想. Pasricha等在高温的碱性条件下, 氧化石墨(GO)与Ag+发生氧化还原反应生成Ag和氧化石墨烯(GrO), 再通过水合肼对其还原, 制备得Ag-Gr催化剂. 该方法由于经过GO和GrO步骤, 破坏了Gr的大π共轭结构, 使其导电性及其他性能明显降低.温祝亮等以Hummers法液相氧化合成的GO为载体前驱物, 借助硼氢化钠常温还原法制备了质量分数为20%的Pd/Gr催化剂. 同样地,Hummers法制备GO的过程, 破坏石墨片C原子的sp2结构, 导致石墨片原有的物理和化学性能受到影响, 特别是石墨的导电性将受到很大的影响, 从而影响催化剂的导电性.重庆大学魏子栋等人采用直接化学还原法, 以金属钠为还原剂, 四氯乙烯为碳源, 在石蜡油中不经氧化石墨(GO)和氧化石墨烯(GrO)而直接制备石墨烯(Gr), 然后将Pt纳米粒子担载在Gr基体上, 得到Pt/Gr催化剂, 并对其催化氧还原(OR)性能进行了研究. 通过X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM)和电化学测试对合成催化剂的结构、形貌和电化学性质进行了表征.实验结果表明:所制备的Pt/Gr催化剂具有较好的分散性, 平均粒径为3.1 nm; 氧还原起始电位比商业JM-Pt/C催化电极正移了24 mV; 交换电流密度达到1×10-3mA·cm-2,是商业JM-Pt/C催化电极的2.5倍.。
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铂钴双金属-石墨烯载体催化剂的高效性能
2016-07-21 13:15来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
不同催化剂催化甲醇的循环伏安图面对日益加剧的能源危机和环境污染, 开发利用高效、清洁的能量转换系统(如燃料电池等)对社会的可持续发展具有重要的意义. 直接甲醇燃料电池(DMFC)因其能量转换效率高、操作温度低、污染排放少、构造简单等优点, 在便携式电子设备领域中具有广阔的应用前景, 而高效催化剂的研发又是甲醇燃料电池得以顺利发展和应用的关键所在.
南京理工大学软化学与功能材料教育部重点实验室汪信的报道了以氧化石墨烯、氯亚铂酸钾以及硝酸钴的混合液作为前驱体, 以硼氢化钠作为还原剂, 采用水热合成法一步制得了石墨烯负载铂钴合金纳米粒子(PtCo/G)催化剂. 通过Ｘ射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱分析(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和能量散射谱(EDS)等分析手段对催化剂的结构、形貌和组成进行了系统的表征.
实验结果表明, 利用水热反应可以在还原氧化石墨烯的同时, 成功将合金纳米粒子负载于单层石墨烯的表面;相比于多壁碳纳米管(MWNTs)作为载体的催化剂, PtCo/G催化剂具有显著增强的分散性; 合金体系中结晶性较好的铂主要以金属形式存在, 而钴主要以氧化物的形式存
在. 这些结构特点赋予了PtCo/G催化剂独特的电化学性能. 研究发现, PtCo/G催化剂的电化学活性表面积可达78.3 m2g-1, 远远高于石墨烯负载铂(Pt/G)催化剂(32.4 m2g-1)和多壁碳纳米管负载铂钴合金(PtCo/MWNTs)催化剂(50.1 m2g-1),说明在石墨烯表面引入金属钴组分不仅可以降低金属铂的用量, 还能明显改善其使用效率.下图是酸性条件下Pt/G, PtCo/G和
PtCo/MWNTs 3种催化剂对甲醇催化氧化的循环伏安图. 由图可知, 相比于Pt/G 和
PtCo/MWNTs催化剂, PtCo/G催化剂不仅呈现出更高的电催化活性(正向峰电流密度为28.0 mAcm-2),而且具有更强的抗中毒能力(正向峰电流密度与反向峰电流密度之比为1.28). 此外, 恒定电位下PtCo/G催化剂在较长的时间范围内始终能保持相对较高的电流密度,说明该催化剂具有良好的电化学稳定性. 同时, 计时电位实验结果显示在恒定的电流强度下, PtCo/G催化剂可以在低电位保持较长的时间, 再次验证了其出色的抗中毒能力.。