非貴金屬-石墨烯復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)模實際應用。因此，研究高效、廉價、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）/石墨烯的復合納米材料，采用電化學研究方法結合其它物

2、理化學表征方法對復合材料的結構和氧還原性能進行了系統(tǒng)研究。具體研究內容如下：
　　(1)通過實驗條件的控制，分別合成了?/γ-FeOOH/GO、?-FeOOH/GO、Fe3O4/GO和?-Fe2O3/GO四種復合材料（在實驗過程中氧化石墨烯被部分還原），在此基礎上研究并比較了四種復合物的ORR催化性能。通過研究發(fā)現，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（化學物種、晶相等）對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)采用高溫水熱法結合高溫處理，制備了金屬鈷納米顆粒/石墨烯水凝膠復合材料(Co/rGO)。通過物理、化學表征手段對復合材料進行了系統(tǒng)的研究。實驗結果表明，鈷/石墨烯(Co/rGO)復合材料具有高的比表面積，金